KR102392227B1 - Devices for integrating analyte extraction, concentration and detection - Google Patents

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KR102392227B1
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다니엘 티 카메이
인 토 치우
벤자민 엠 우
개릿 엘 모슬리
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Abstract

샘플에서 표적 분석물을 검출하기 위해 수성 2-상 시스템 및 측방 유동 검정을 사용하는 장치 및 방법이 본원에 개시된다. 이러한 장치 및 방법은 생물학적 샘플, 예를 들면, 혈액 또는 혈청에서 질환 또는 상태를 진단하기 위해 사용될 수 있다. 또한, 이러한 장치 및 방법은 식품 샘플에서 알레르겐 또는 물 샘플에서 오염물질, 예를 들면, 환경 독소를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 장치 및 키트 성분은 편리하게 휴대용 용기로 조립할 수 있고, 대부분의 설정에서의 작동에 적합할 수 있다. 장치는 사용이 간편하여 단순히 샘플을 장치에 첨가하기 위해 비숙련된 작업자를 필요로 한다. 편리하게는, 표적 분석물을 검출하기 위해 소요되는 시간은 매우 짧다. 따라서, 본원에 개시된 장치 및 방법은 관리 시점에 대한 신규하고 유용한 수단을 제공한다.Disclosed herein are devices and methods using an aqueous two-phase system and lateral flow assay to detect a target analyte in a sample. Such devices and methods can be used to diagnose a disease or condition in a biological sample, such as blood or serum. In addition, such devices and methods can be used to detect allergens in food samples or contaminants, such as environmental toxins, in water samples. The device and kit components may conveniently be assembled into portable containers and may be suitable for operation in most settings. The device is simple to use, requiring an unskilled operator to simply add a sample to the device. Conveniently, the time taken to detect the target analyte is very short. Accordingly, the devices and methods disclosed herein provide a novel and useful means for management points.

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Figure R1020167027705

Description

분석물 추출, 농축 및 검출을 통합하기 위한 장치{DEVICES FOR INTEGRATING ANALYTE EXTRACTION, CONCENTRATION AND DETECTION} DEVICES FOR INTEGRATING ANALYTE EXTRACTION, CONCENTRATION AND DETECTION

본 출원은 하기의 이익을 주장한다: U.S. 가출원 제 61/949,887호(2014년 3월 7일에 출원) 및 U.S. 가출원 제 61/953,870호(2014년 3월 16일에 출원), 이는 그 전체가 참고로 본원에 인용되어 있다. This application claims the following benefits: U.S. Provisional Application No. 61/949,887 (filed on March 7, 2014) and U.S. Provisional Application No. 61/953,870 (filed on March 16, 2014), which is incorporated herein by reference in its entirety.

배경background

한편으로 물질 및 재료를, 다른 한편으로 질환 및 상태를 포함하는 미지의 것의 식별은 다수의 상이한 업계에서 최고로 중요하다. 효소 및 항체는 의료 진단, 식품 검사, 환경 오염(: 독소, 병원체)을 포함하나, 이에 국한되지 않는 다양한 문맥으로 사용된다. The identification of the unknown, including substances and materials on the one hand and diseases and conditions on the other, is of paramount importance in many different industries. Enzymes and antibodies are used in a variety of contexts including, but not limited to, medical diagnostics, food testing, and environmental contamination ( eg , toxins, pathogens).

요약summary

의료, 소비자 및 다른 용도에 유용한 도구로서 관리 시점(POC) 또는 사용 시점에서 수행된 시험을 포함하여 방법, 장치, 키트 및 시스템이 본원에 기재된다. 특정 용도에서 관리 시점 또는 사용 위치는 의료 시설, 모바일 클리닉, 직장, 공장, 농장 및 가정을 포함할 수 있다. 본원에 기재된 주제는 비제한적인 예로써, 대기 오염 물질, 독소, 식품 및 의약품의 성분, 및 산업, 군사 및 우주 관련 용도를 포함하는 다양한 다른 용도에 또한 유용하다. 다른 양상 중에서, 신속하고 간단하고 사용하기에 용이한 시험이 본원에 제공된다. 시험은, 경우에 따라, 약간의 임상적 진단 훈련을 갖는 개인에 의해 수행될 수 있다. 비용 및 시간 효율적인 방식으로 시험 결과를 획득하는 방법도 또한 본원에 기재된다. 이러한 시험은 특히 신뢰가능하고, 소량의 생체분자에 대해 민감할 필요가 있다. 또한, 본원에 기재된 시험은, 예를 들면, 온도 및/또는 습도가 크게 변화하는 많은 다른 환경과 호환된다. 따라서, 본원에 기재된 관리 시점 또는 사용 시점을 위한 장치는 최소량의 장비를 필요로 할 수 있고, 광범위한 환경 조건에서 안정하다.Described herein are methods, devices, kits, and systems, including tests performed at a point of care (POC) or point of use, as useful tools for medical, consumer and other uses. In certain applications, points of care or locations of use may include healthcare facilities, mobile clinics, workplaces, factories, farms, and homes. The subject matter described herein is also useful for a variety of other uses, including, but not limited to, air pollutants, toxins, ingredients in food and pharmaceuticals, and industrial, military and space related uses. Among other aspects, a test that is quick, simple, and easy to use is provided herein. The test may, in some cases, be performed by an individual with some clinical diagnostic training. Methods for obtaining test results in a cost and time effective manner are also described herein. Such tests need to be particularly reliable and sensitive to small amounts of biomolecules. In addition, the tests described herein are compatible with many other environments where , for example, temperature and/or humidity vary widely. Accordingly, the point-of-care or point-of-use devices described herein may require a minimal amount of equipment and are stable over a wide range of environmental conditions.

또한, 표적 분석물을 검출하기 위한 측방 유동 검정(LFA) 기술 및 수성 다상 시스템을 포함하는 장치 및 방법도 본원에 개시된다. 특정 구현예에서, 이러한 장치 및 방법은 이전 LFA 검정의 검출 한계에 비해 효소 결합 면역흡수검정(ELISA)와 같은 실험실 기반 검정의 감도에 접근하거나 충족시키고, 특정의 경우에는 이를 초과하는 적어도 약 100 내지 약 1000배의 개선을 제공하기 위해 LFA와 함께 수성 다상 시스템의 농축 능력을 사용한다. Also disclosed herein are devices and methods comprising an aqueous multiphase system and lateral flow assay (LFA) technology for detecting a target analyte. In certain embodiments, such devices and methods approach or meet, in certain cases, the sensitivity of a laboratory-based assay, such as an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), at least about 100 to greater than the detection limit of previous LFA assays. It uses the concentration capacity of an aqueous multiphase system with LFA to provide an improvement of about 1000 fold.

일반적으로, 특정 용도에서, 표적 분석물을 함유하는 목적하는 샘플을 수성 2-상 시스템(ATPS)에 적용한다. 본원에 기재된 바와 같이, 방법 및 장치는 이의 존재가 검출되고/되거나 정량화될 수 있는 LFA 상에서 표적 분석물의 후속적 검출과 함께 ATPS의 단일 상 또는 계면으로부터 표적 분석물을 농축시키고 추출시키기 위해 개발되었다. 대안적으로 또는 추가로, 표적 분석물은 통합된 ATPS-LFA 시스템 상에서 농축되고 검출되고/되거나 정량화될 수 있다. 따라서, 추출은 ATPS를 원활하게 하류 LFA 검출과 통합함으로써 바이패싱될 수 있다. 본원에 기재된 특정 용도에서, 이러한 장치는 단지 목적하는 샘플을 첨가하기 위해 사용자를 필요로 한다. 다양한 구현예에서, 이러한 장치는 혈청, 타액, 소변, 혈액 또는 면봉 샘플과 같은 생물학적 샘플에서 표적 분석물을 검출하기 위해 사용될 수 있다.Generally, in certain applications, a sample of interest containing the target analyte is subjected to an aqueous two-phase system (ATPS). As described herein, methods and devices have been developed to concentrate and extract a target analyte from a single phase or interface of ATPS with subsequent detection of the target analyte on LFA whose presence can be detected and/or quantified. Alternatively or additionally, the target analyte can be enriched, detected and/or quantified on an integrated ATPS-LFA system. Thus, extraction can be bypassed by seamlessly integrating ATPS with downstream LFA detection. In certain applications described herein, such devices require the user to only add the desired sample. In various embodiments, such devices can be used to detect a target analyte in a biological sample, such as a serum, saliva, urine, blood, or swab sample.

본원에 개시된 장치는, 특정 구현예에서, 휴대용 진단 장치를 형성하기 위해 편리하게 조립된다. 본원에 기재된 다양한 장치 및 방법은 최소한의 훈련, 전력 및 장비를 필요로 하는, 강력하고 범용성, 확장성의 저렴하고 민감하고 간단하고 정확하다는 것을 증명한다. 이하 논의는 일반적으로 수성 2-상 시스템(ATPS)에 관해서이지만, 3-상 또는 4-상, 심지어 더 큰 상 시스템이 유사하게 실시될 수 있음이 유의된다.The devices disclosed herein, in certain embodiments, are conveniently assembled to form a portable diagnostic device. The various devices and methods described herein prove to be robust, versatile, scalable, inexpensive, sensitive, simple and accurate, requiring minimal training, power and equipment. It is noted that although the discussion below is generally with respect to aqueous two-phase systems (ATPS), three-phase or four-phase, and even larger phase systems may be similarly practiced.

이러한 개념이 어떻게 기능하는지를 설명하기 위해, 이러한 기술의 예가 본원에 기재된다. 이러한 예는 예시적이고 비제한적인 것으로 의도된다. 본원에 제공된 교시를 사용하여, ATPS 및 측방 유동 검출을 통합하는 다수의 다른 시스템이 용이하게 실시될 수 있다. 본원에 기재된 실시예 및 구현예는 단지 예시 목적을 위한 것이고, 이에 비추어 다양한 변형 및 변경이 당업자에게 제시될 것이고 본원의 취지 및 범위 및 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 포함되어야 한다는 것이 이해된다. 본원에 인용된 모든 공보, 특허 및 특허 출원은 모든 목적을 위해 그 전체가 본원에 참조로 인용된다. To illustrate how these concepts function, examples of such techniques are described herein. These examples are intended to be illustrative and non-limiting. Using the teachings provided herein, many other systems that incorporate ATPS and lateral flow detection can be readily implemented. It is understood that the examples and embodiments described herein are for illustrative purposes only, and in light of this, various modifications and changes will occur to those skilled in the art and are to be included within the spirit and scope of the present application and the scope of the appended claims. All publications, patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety for all purposes.

본원에 기재된 방법, 장치, 키트 및 시스템을 포함하는 본원에 기재된 주제의 양상은 샘플 중에서 표적 분석물을 검출 및/또는 정량화하기 위한 장치이고, 상기 장치는 다음을 포함한다: (a) 측방 유동 검정 (LFA); 및 (b) 수성 2-상 시스템(ATPS). 특정 용도에서, ATPS는 제1 상 용액 및 제2 상 용액을 분할하는 혼합 상 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로 혼합 상의 분할은 LFA 내에서 발생한다. 특정 구현예에서, 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로 혼합 상의 분할은 LFA 내에서 발생하지 않는다. 특정 용도에서, 표적 분석물은 혼합 상 용액과 접촉되고, 표적 분석물은 제1 상 용액 또는 제2 상용액이 분리될 때/분리된 후, 제1 상 용액 또는 제2 상 용액으로 분할된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 혼합 상 용액과 접촉되고, 표적 분석물은 제1 상 용액 또는 제2 상용액이 분리될 때/분리된 후, 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면에서 분할된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 분할시 농축된다. Aspects of the subject matter described herein, including the methods, devices, kits and systems described herein, are devices for detecting and/or quantifying a target analyte in a sample, the device comprising: (a) a lateral flow assay (LFA); and (b) an aqueous two-phase system (ATPS). In certain applications, ATPS comprises a mixed phase solution dividing a first phase solution and a second phase solution. In some embodiments, the splitting of the mixed phase into a first phase solution and a second phase solution occurs within the LFA. In certain embodiments, splitting of the mixed phase into a first phase solution and a second phase solution does not occur in the LFA. In certain applications, the target analyte is contacted with a mixed phase solution, and the target analyte is partitioned into a first phase solution or a second phase solution when/after separation of the first phase solution or the second supernatant. In some embodiments, the target analyte is contacted with the mixed phase solution, and the target analyte is at the interface of the first phase solution and the second phase solution when/after the first phase solution or the second phase solution is separated/separated. is divided In some embodiments, the target analyte is enriched upon cleavage.

특정 구현예에서, 제1 상 용액은 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액은 중합체를 포함한다. 특정 구현예에서, 제1 상 용액을 중합체를 포함하고, 제2 상 용액은 미셀 용액을 포함한다. 특정 용도에서, 제1 상 용액은 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액은 염을 포함한다. 특정 용도에서, 제1 상 용액은 염을 포함하고, 제2 상 용액은 미셀 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 미셀 용액은 비이온성 계면활성제를 포함한다. 일부 구현예에서, 비이온성 계면활성제는 세토마크로골, 세토스테아릴 알코르 세틸 알코올, 코크아미드, 데실 글루코사이드, IGEPAL, 이소세테쓰, 라우릴 글루코사이드, 모노라우린, 노니데트, 노녹시놀, NP-40, 옥틸 글루코사이드, 올레일 알콜, 폴록사머, 펜타에틸렌 글리콜 모노도데실 에테르, 폴리소르베이트, 폴리글리세롤, 소르비탄, 스테아릴 알코올, 트리톤-X 및 트윈으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 특정 용도에서, 미셀 용액은 트리톤-X 용액이다. 일부 구현예에서, 트리톤-X 용액은 트리톤-X-100 용액 및 트리톤-X-114 용액으로부터 선택된다. In certain embodiments, the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a polymer. In certain embodiments, the first phase solution comprises a polymer and the second phase solution comprises a micellar solution. In certain applications, the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a salt. In certain applications, the first phase solution comprises a salt and the second phase solution comprises a micellar solution. In some embodiments, the micellar solution comprises a nonionic surfactant. In some embodiments, the nonionic surfactant is cetomacrogol, cetostearyl alcorcetyl alcohol, cochamide, decyl glucoside, IGEPAL, isoceteth, lauryl glucoside, monolaurin, nonidet, nonoxynol, NP -40, octyl glucoside, oleyl alcohol, poloxamer, pentaethylene glycol monododecyl ether, polysorbate, polyglycerol, sorbitan, stearyl alcohol, triton-X and tween. In certain applications, the micellar solution is a Triton-X solution. In some embodiments, the Triton-X solution is selected from a Triton-X-100 solution and a Triton-X-114 solution.

일부 구현예에서, 제1 상 용액은 제1 중합체를 포함하고, 제2 상 용액은 제2 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1/제2 중합체는 폴리에틸렌 글리콜 및 덱스트란으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 중합체를 포함하고, 제2 상 용액은 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 염을 포함하고, 제2 상 용액은 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고, 제2 상 용액은 인산칼륨을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 인산칼륨을 포함하고, 제2 상 용액은 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다. 특정 구현예에서, 제1 상 용액은 표 1의 성분 1로부터 선택되고, 제2 상 용액은 본원에 기재된 표 1의 성분 2로부터 선택된다. 특정 구현예에서, 제2 상 용액은 표 1의 성분 1로부터 선택되고, 제1 상 용액은 본원에 기재된 표 1의 성분 2로부터 선택된다.In some embodiments, the first phase solution comprises a first polymer and the second phase solution comprises a second polymer. In some embodiments, the first/second polymer is selected from polyethylene glycol and dextran. In some embodiments, the first phase solution comprises a polymer and the second phase solution comprises a salt. In some embodiments, the first phase solution comprises a salt and the second phase solution comprises a polymer. In some embodiments, the first phase solution comprises polyethylene glycol and the second phase solution comprises potassium phosphate. In some embodiments, the first phase solution comprises potassium phosphate and the second phase solution comprises polyethylene glycol. In certain embodiments, the first phase solution is selected from component 1 of Table 1 and the second phase solution is selected from component 2 of Table 1 described herein. In certain embodiments, the second phase solution is selected from component 1 of Table 1 and the first phase solution is selected from component 2 of Table 1 described herein.

일부 구현예에서, 표적 분석물은 단백질, 항원, 생체분자, 당 잔기, 지질, 핵산, 스테롤 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 특정 용도에서, 표적 분석물은 식물, 동물, 바이러스, 진균, 원생동물 및 세균으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기체로부터 유래된다. 하나의 구현예에서, 장치는 프로브를 추가로 포함하고, 여기서 프로브는 표적 분석물과 상호작용한다.In some embodiments, the target analyte is selected from a protein, an antigen, a biomolecule, a sugar moiety, a lipid, a nucleic acid, a sterol, and combinations thereof. In certain uses, the target analyte is from an organism selected from the group consisting of plants, animals, viruses, fungi, protozoa and bacteria. In one embodiment, the device further comprises a probe, wherein the probe interacts with the target analyte.

본원에 기재된 방법, 장치, 키트 및 시스템의 또 다른 양상은 적어도 1개의 표적 분석물, 또는 적어도 2개의 상이한 표적 분석물, 또는 적어도 3개의 상이한 표적 분석물, 또는 적어도 4개의 상이한 표적 분석물, 또는 적어도 5개의 상이한 표적 분석물, 또는 적어도 7개의 상이한 표적 분석물, 또는 적어도 10개의 상이한 표적 분석물, 또는 적어도 15개의 상이한 표적 분석물, 또는 적어도 20개의 상이한 표적 분석물, 또는 심지어 더 큰 수의 상이한 표적 분석물과 상호작용하는 하나 이상의 프로브를 포함하는 LFA 장치이다. 일부 구현예에서, 적어도 2개의 상이한 프로브, 또는 적어도 3개의 상이한 프로브, 또는 적어도 4개의 상이한 프로브, 또는 적어도 5개의 상이한 프로브, 또는 적어도 7개의 상이한 프로브, 또는 적어도 10개의 상이한 프로브, 또는 적어도 15개의 상이한 프로브, 또는 적어도 20개의 상이한 프로브가 본원에 기재된다. 특정 구현예에서, 합성 중합체, 금속, 광물, 유리, 석영, 세라믹, 생물학적 중합체, 플라스틱 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는 본원에 기재된 프로브가 제공된다. 특정 구현예에서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로즈, 키틴, 나일론, 폴리옥시메틸렌(DELRIN®), 폴리테트라플루오로에틸렌(TEFLON®), 폴리비닐 클로라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하는 본원에 제공된 프로브가 제공된다. 일부 구현예에서, 폴리프로필렌은 폴리프로필렌 글리콜이다. 일부 구현예에서, 폴리에틸렌은 폴리에틸렌 글리콜이다. 특정 구현예에서, 덱스트란 및 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 조합으로부터 선택된 생체 중합체를 포함하는 프로브가 제공된다. 특정 구현예에서, 금속(: 금, 은, 티탄, 스테인레스 강, 알루미늄, 백금 및/또는 이의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속)을 포함하는 프로브가 제공된다. Another aspect of the methods, devices, kits and systems described herein comprises at least one target analyte, or at least two different target analytes, or at least three different target analytes, or at least four different target analytes, or at least 5 different target analytes, or at least 7 different target analytes, or at least 10 different target analytes, or at least 15 different target analytes, or at least 20 different target analytes, or even a greater number of An LFA device comprising one or more probes that interact with different target analytes. In some embodiments, at least 2 different probes, or at least 3 different probes, or at least 4 different probes, or at least 5 different probes, or at least 7 different probes, or at least 10 different probes, or at least 15 different probes Different probes, or at least 20 different probes, are described herein. In certain embodiments, provided are probes described herein comprising a material selected from the group consisting of synthetic polymers, metals, minerals, glass, quartz, ceramics, biological polymers, plastics, and combinations thereof. In certain embodiments, comprising a polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, cellulose, chitin, nylon, polyoxymethylene (DELRIN®), polytetrafluoroethylene (TEFLON®), polyvinyl chloride, and combinations thereof. Probes provided herein are provided. In some embodiments, the polypropylene is polypropylene glycol. In some embodiments, the polyethylene is polyethylene glycol. In certain embodiments, a probe comprising a biopolymer selected from dextran and polyethylene glycol and combinations thereof is provided. In certain embodiments, a probe comprising a metal ( eg , a metal selected from the group consisting of gold, silver, titanium, stainless steel, aluminum, platinum and/or alloys thereof) is provided.

본원에 기재된 방법, 장치, 키트 및 시스템의 특정 양상에서, 나노입자(: 금 나노입자)를 포함하는 프로브가 제공된다. 특정 구현예에서, 프로브는 코팅을 포함한다. 다양한 구현예에서, 코팅은 폴리에틸렌 글리콜 또는 다른 중합체(: 폴리프로필렌글리콜), 또는 그래프트 공중합체, 예를 들면, 폴리(l-리신)-그래프트-덱스트란(PLL-g-dex, 폴리(l-리신) 골격 상에서 그래프트된 덱스트란 측쇄를 갖는 그래프트 공중합체 등)을 포함할 수 있다. 하나의 예시적이지만 비제한적인 구현예에서, 코팅은 덱스트란을 포함한다. 또 다른 구현예에서, 코팅은 친수성 단백질을 포함한다. 특정 용도에서, 코팅은 혈청 알부민을 포함한다. 특정 구현예에서, 코팅은 제1 상 용액 또는 제2 상 용액에 대한 친화성을 갖는다. 특정 구현예에서, 프로브는 표적 분석물에 결합하는 결합 잔기를 포함한다. 특정 구현예에서, 결합 잔기는 항체, 레시틴, 단백질, 당단백질, 핵산, 소분자, 중합체 및 지질 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 하나의 구현예에서, 결합 잔기는 항체 또는 항체 단편이다. 특정 구현예에서, 프로브는 자기 입자를 포함한다. 특정 구현예에서, 방법, 장치, 키트 및 시스템은 자석을 포함한다. 특정 구현예에서, 자석은 표적 분석물의 제1 상 용액 또는 제2 상 용액으로의 분할을 촉진시키고/시키거나 증가시키도록 구성된다. 하나의 구현예에서, 자석은 LFA를 통해 표적 분석물의 유동을 촉진시키고/시키거나 증가시키도록구성된다. 특정 구현예에서, 자석은 장치에 부착가능하고/하거나 장치로부터 탈착가능하다. 본원에 제공된 방법, 장치, 키트 및 시스템의 특정 용도에서, ATPS와 접촉되도록 구성된 집전기가 제공되고, 여기서, 표적 분석물은 집전기와 제1 상 용액 및/또는 제2 상 용액의 계면에서 분할된다. 일부 구현예에서, 집전기는 플라스틱, 메조다공성 재료, 실리카, 중합체(: 폴리프로필렌, 폴리옥시메틸렌(DELRIN®), 폴리테트라플루오로에틸렌(TEFLON®) 등), 자석, 세공을 갖는 재료, 홈이 있는 재료 및 이의 임의의 조합으로부터 선택된 재료를 포함한다. In certain aspects of the methods, devices, kits and systems described herein, probes comprising nanoparticles ( eg , gold nanoparticles) are provided. In certain embodiments, the probe comprises a coating. In various embodiments, the coating is made of polyethylene glycol or other polymers ( eg , polypropylene glycol), or a graft copolymer, such as poly(l-lysine)-graft-dextran (PLL-g-dex, poly(l) -lysine) a graft copolymer having a dextran side chain grafted on the backbone, etc.). In one exemplary, but non-limiting embodiment, the coating comprises dextran. In another embodiment, the coating comprises a hydrophilic protein. In certain applications, the coating comprises serum albumin. In certain embodiments, the coating has an affinity for a first phase solution or a second phase solution. In certain embodiments, a probe comprises a binding moiety that binds to a target analyte. In certain embodiments, the binding moiety is selected from the group consisting of antibodies, lecithins, proteins, glycoproteins, nucleic acids, small molecules, polymers and lipids and/or combinations thereof. In one embodiment, the binding moiety is an antibody or antibody fragment. In certain embodiments, the probe comprises magnetic particles. In certain embodiments, methods, devices, kits, and systems include magnets. In certain embodiments, the magnet is configured to promote and/or increase partitioning of the target analyte into a first phase solution or a second phase solution. In one embodiment, the magnet is configured to facilitate and/or increase flow of a target analyte through the LFA. In certain embodiments, the magnet is attachable to and/or detachable from the device. In certain uses of the methods, devices, kits and systems provided herein, a current collector configured to contact ATPS is provided, wherein a target analyte is partitioned at an interface of the current collector and a first phase solution and/or a second phase solution. do. In some embodiments, the current collector is a plastic, mesoporous material, silica, a polymer ( eg , polypropylene, polyoxymethylene (DELRIN®), polytetrafluoroethylene (TEFLON®), etc.), a magnet, a material having pores, material selected from grooved materials and any combination thereof.

일부 구현예에서, 본원에 기재된 방법, 장치, 키트 및 시스템은 검출가능한 라벨을 포함하는 프로브를 포함한다. 일부 구현예에서, 검출가능한 표지는 비색 표지, 형광 표지, 효소 표지, 컬러리제닉 표지, 방사성 표지, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, LFA는 다공성 매트릭스를 포함한다. 특정 용도에서, 다공성 매트릭스는 혼합 상 용액, 제1 상 용액, 제2 상 용액 및/또는 표적 분석물이 LFA를 통해 유동하도록 하기에 충분히 다공성이다. 특정 구현예에서, 혼합 상 용액, 제1 상 용액, 제2 상 용액 및/또는 표적 분석물이 LFA, 및 이의 임의의 조합을 통해 수직으로 및/또는 수평으로 유동하도록 하기에 충분히 길고/길거나 깊은 본원에 제공된 다공성 매트릭스가 제공된다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액이 제1 속도로 다공성 매트릭스를 통해 유동하고, 제2 상 용액이 제2 속도로 다공성 매트릭스를 통해 유동하는 방법, 장치, 키트 또는 시스템이 제공되고, 여기서 제1 속도 및 제2 속도는 상이하다. 특정 구현예에서, 다공성 매트릭스는 셀룰로즈, 유리 섬유, 니트로셀룰로즈, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 전하 변형된 나일론, 폴리에테르설폰 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 표적 분석물 포획 잔기를 포함하는 LFA가 제공되고, 여기서 표적 분석물 포획 잔기는 표적 분석물과 상호작용한다. 특정 구현예에서, 경쟁 검정을 포함하는 LFA가 제공된다. 특정 구현예에서, 표적 분석물을 포함하는 LFA가 제공된다. 특정 구현예에서, 샌드위치 검정을 포함하는 LFA를 사용하는 방법, 장치, 키트 및/또는 시스템이 제공된다. 특정 구현예에서, LFA는 프로브 포획 잔기를 포함하고, 여기서 프로브 포획 잔기는 프로브 또는 이의 성분과 상호작용한다. 특정 구현예에서, 혼합 용액 상 용액은 LFA 스트립 상 및/또는 내에서 탈수되고, 샘플의 첨가시 혼합 상 용액은 재1 상 용액 및 제2 상 용액으로 분할된다. In some embodiments, the methods, devices, kits and systems described herein comprise a probe comprising a detectable label. In some embodiments, the detectable label is selected from the group consisting of a colorimetric label, a fluorescent label, an enzymatic label, a colorigenic label, a radioactive label, and combinations thereof. In some embodiments, the LFA comprises a porous matrix. In certain applications, the porous matrix is sufficiently porous to allow the mixed phase solution, the first phase solution, the second phase solution, and/or the target analyte to flow through the LFA. In certain embodiments, long enough and/or deep enough to allow the mixed phase solution, the first phase solution, the second phase solution, and/or the target analyte to flow vertically and/or horizontally through the LFA, and any combination thereof. A porous matrix provided herein is provided. In some embodiments, a method, device, kit or system is provided wherein a first phase solution flows through the porous matrix at a first rate and a second phase solution flows through the porous matrix at a second rate, wherein the first The speed and the second speed are different. In certain embodiments, the porous matrix comprises a material selected from cellulose, glass fibers, nitrocellulose, polyvinylidene fluoride, nylon, charge modified nylon, polyethersulfone, and combinations thereof. In some embodiments, an LFA comprising a target analyte capture moiety is provided, wherein the target analyte capture moiety interacts with a target analyte. In certain embodiments, LFAs comprising a competition assay are provided. In certain embodiments, an LFA comprising a target analyte is provided. In certain embodiments, methods, devices, kits and/or systems using LFA comprising a sandwich assay are provided. In certain embodiments, the LFA comprises a probe capture moiety, wherein the probe capture moiety interacts with the probe or component thereof. In certain embodiments, the mixed solution phase solution is dehydrated on and/or within the LFA strip, and upon addition of the sample, the mixed phase solution is partitioned into a first phase solution and a second phase solution.

본원에 기재된 방법, 장치, 키트 및/또는 시스템의 특정 구현예에서, 용액을 함유하기에 충분한 용적으로 갖는 웰을 포함하는 LFA가 제공된다. 특정 용도에서, 용액은 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다: ATPS의 적어도 일부, 제1 상 용액의 적어도 일부, 제2 상 용액의 적어도 일부, 표적 분석물의 재현탁 용액 및 이의 조합. 추가의 또는 추가적인 구현예에서, 웰을 포함하는 LFA가 제공되고, 상기 웰은 코너, 말단, 중앙, 접합, 오프-센터 및 굴곡부에서 선택되는 LFA의 위치에 배치된다. 일부 구현예에서, 웰은 필터 패드, 완충 패드, 계면활성제 패드, 염 패드, 프로브 패드, 중합체 패드 및 이의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 패드를 포함한다. 특정 구현예에서, 스트립을 포함하는 LFA가 제공된다. 추가의 또는 추가적인 구현예에서, 단, 스트립은 다음에 도시된 구조로부터 선택된 구조에 따라서구성된다: 도 16, 20 62-70. 추가의 또는 추가적인 구현예에서, 스트립이 다중 경로 루트를 포함하는 LFA가 제공된다. 특정 용도에서, LFA는 추가로 건조 수신지를 포함한다. 일부 구현예에서, 장치는 작동 완충제를 포함한다. 일부 구현예에서, 장치에 샘플(: 생물학적 샘플)을 투여하기 위한 포트를 포함하는 장치가 제공된다. 특정 용도에서, ATPS에 접속되어 있는 포트가 제공된다. 일부 구현예에서, ATPS 및 LFA가 통합되고, 포트가 LFA에 접속되어 있는 경우, LFA가 제공된다. 특정 구현예에서, 포트는 튜브, 깔때기, 밸브, 주사기, 빨대, 채널, 플런저, 피스톤, 중력 공급 장치, 펌프 및 이들의 조합으로부터 선택된 구조를 포함한다. 일부 구현예에서, 장치는 전력 공급원을 필요로 하지 않는다. 특정 구현예에서, ATPS 및 LFA는 장치의 사용 전에 통합된다. 추가의 또는 추가적인 구현예에서, ATPS 및 LFA는 장치의 사용 전에 분리된다. 일부 구현예에서, 장치는 LFA를 ATPS로 삽입하도록 구성된다.In certain embodiments of the methods, devices, kits and/or systems described herein, LFAs comprising wells having a volume sufficient to contain a solution are provided. In certain applications, the solution is selected from the group consisting of: at least a portion of ATPS, at least a portion of a first phase solution, at least a portion of a second phase solution, a resuspended solution of a target analyte, and combinations thereof. In further or additional embodiments, an LFA comprising a well is provided, wherein the well is disposed at a location of the LFA selected from corner, distal, central, junction, off-center and bend. In some embodiments, a well comprises one or more pads selected from a filter pad, a buffer pad, a surfactant pad, a salt pad, a probe pad, a polymer pad, and combinations thereof. In certain embodiments, an LFA comprising a strip is provided. In a further or additional embodiment, provided that the strip is constructed according to a structure selected from the structures shown in FIGS. 16 , 20 and 62-70 . In further or additional embodiments, an LFA is provided wherein the strip comprises a multi-path route. In certain applications, the LFA further comprises a dry destination. In some embodiments, the device comprises a working buffer. In some embodiments, a device comprising a port for administering a sample ( eg , a biological sample) to the device is provided. In certain applications, ports connected to ATPS are provided. In some embodiments, ATPS and LFA are integrated, and when a port is connected to an LFA, an LFA is provided. In certain embodiments, the port comprises a structure selected from a tube, a funnel, a valve, a syringe, a straw, a channel, a plunger, a piston, a gravity feeder, a pump, and combinations thereof. In some implementations, the device does not require a power supply. In certain embodiments, ATPS and LFA are integrated prior to use of the device. In further or additional embodiments, ATPS and LFA are separated prior to use of the device. In some embodiments, the device is configured to insert LFA into ATPS.

특정 양상에서, 본원에 기재된 방법, 장치, 시스템 및/또는 키트는 다음을 포함하는 장치를 포함하거나 사용한다: (a) ATPS를 함유하기 위한 챔버를 포함하는 제1 성분; 및 (b) LFA를 포함하는 제2 성분. 이 양상의 하나의 구현예에서, 샘플 및/또는 표적 분석물, 또는 이들 모두를 ATPS로 전달하는 작동기를 포함하는 장치가 제공된다. 특정 구현예에서, 용액을 LFA에 전달하는 작동기를 추가로 포함하는 장치가 제공된다. 특정 용도에서, 혼합 상 용액, 제1 상 용액 및 제2 상 용액, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용액을 포함하는 LFA가 제공된다. 특정 구현예에서, ATPS 및 LFA는 단일 하우징에 함유된다. 특정 용도에서, 휴대형 LFA 장치가 제공된다. In certain aspects, the methods, devices, systems and/or kits described herein comprise or use a device comprising: (a) a first component comprising a chamber for containing ATPS; and (b) a second component comprising LFA. In one embodiment of this aspect, a device comprising an actuator that delivers a sample and/or a target analyte, or both, to ATPS is provided. In certain embodiments, a device is provided that further comprises an actuator that delivers a solution to the LFA. In certain applications, an LFA comprising a solution selected from the group consisting of a mixed phase solution, a first phase solution and a second phase solution, and combinations thereof is provided. In certain embodiments, ATPS and LFA are contained in a single housing. In certain applications, a portable LFA device is provided.

특정 양상에서, 샘플에서 표적 분석물을 검출하고/하거나 정량화하기 위한 방법, 장치, 시스템 및/또는 키트가 제공되고, 여기서 검출 및/또는 정량화는 다음을 포함한다: (a) 본원에 기재된 바에 따르는 장치에 샘플을 적용하는 단계; 및 (b) LFA 상의 표적 분석물의 존재 또는 부재를 검출하는 단계. 특정 구현예에서, 상기 방법은 샘플을 ATPS에 적용하는 단계를 포함한다. 특정 용도에서, 상기 방법은 샘플을 LFA에 적용하는 단계를 포함하고, 여기서 LFA 및 ATPS는 통합된다. 특정 구현예에서, 상기 방법은 ATPS에서 표적 분석물을 농축시키는 단계를 포함한다. 하나의 구현예에서, 상기 방법은 LFA에서 표적 분석물을 농축시키는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 상기 방법은 생물학적 유기체(: 식물, 동물, 조류, 진균 )으로부터 조직/유체, 식품 샘플, 화학 샘플, 약물 샘플, 및 환경 샘플(: 물 샘플, 토양 샘플 ), 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 샘플을 사용한다. 일부 구현예에서, 혈액 샘플, 혈청 샘플, 혈장 샘플, 소변 샘플, 타액 샘플, 기관지 폐포 세척액, 비강 샘플, 분변 샘플, 상처나 수술 부위로부터의 샘플, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 샘플이 제공된다. 특정 구현예에서, 표적 분석물은 생물학적 분자를 포함한다. 특정 구현예에서, 생물학적 분자는 핵산, 단백질, 지질, 소분자, 당, 항체, 항원, 효소 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 특정 구현예에서, 샘플은 척추동물(: 포유동물, 조류 ), 세균, 바이러스, 원생동물, 조류, 진균, 원생동물, 약물, 병원균, 독소, 환경 오염 물질 및 이들의 성분, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 공급원으로부터 유래된다. In certain aspects, methods, devices, systems and/or kits are provided for detecting and/or quantifying a target analyte in a sample, wherein the detection and/or quantification comprises: (a) according to as described herein applying a sample to the device; and (b) detecting the presence or absence of the target analyte on the LFA. In certain embodiments, the method comprises subjecting the sample to ATPS. In certain applications, the method comprises subjecting a sample to LFA, wherein the LFA and ATPS are integrated. In certain embodiments, the method comprises enriching the target analyte in ATPS. In one embodiment, the method comprises enriching the target analyte in LFA. In some embodiments, the methods include tissue/fluids, food samples, chemical samples, drug samples, and environmental samples ( eg , water samples, soil samples, etc. ) from biological organisms ( eg , plants, animals, algae, fungi, etc. ); and one or more samples selected from the group consisting of combinations thereof. In some embodiments, a sample selected from the group consisting of a blood sample, a serum sample, a plasma sample, a urine sample, a saliva sample, a bronchoalveolar lavage fluid, a nasal sample, a fecal sample, a sample from a wound or surgical site, and combinations thereof is provided do. In certain embodiments, the target analyte comprises a biological molecule. In certain embodiments, the biological molecule is selected from the group consisting of nucleic acids, proteins, lipids, small molecules, sugars, antibodies, antigens, enzymes, and combinations thereof. In certain embodiments, the sample is from a vertebrate ( eg , mammal, avian , etc. ), bacteria, virus, protozoan, avian, fungus, protozoan, drug, pathogen, toxin, environmental contaminant and components thereof, and their components. from a source selected from the group consisting of combinations.

특정 양상에서, 샘플에서 표적 분석물을 검출하기 위한 종이 유체 장치를 사용하는 방법, 장치, 키트 및/또는 시스템이 제공되고, 여기서 종이 유체 장치는 수성 2-상 시스템(ATPS)과 함께 사용된다. 특정 구현예에서, 장치는 ATPS 또는 이의 성분이 배치된 다공성 매트릭스를 포함하고, 여기서 다공성 매트릭스는 ATPS 또는 이의 성분이 유체 상으로 존재할 때 ATPS 또는 이의 성분이 다공성 매트릭스를 통해 유동하도록 구성되고, 유동하기에 충분한 다공성을 갖는다.In certain aspects, methods, devices, kits and/or systems using a paper fluidic device for detecting a target analyte in a sample are provided, wherein the paper fluidic device is used in conjunction with an aqueous two-phase system (ATPS). In certain embodiments, a device comprises a porous matrix disposed with ATPS or a component thereof, wherein the porous matrix is configured such that the ATPS or component thereof flows through the porous matrix when the ATPS or component thereof is in a fluid phase, has sufficient porosity.

특정 구현예에서, 종이 유체 장치는 ATPS 또는 이의 성분을 포함한다. 특정 구현예에서, ATPS 또는 이의 성분은 제1 상 용액, 제2 상 용액 및 혼합 상 용액으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 여기서 혼합 상 용액은 제1 상 용액 및 제2 상 용액 및/또는 이들의 조합의 혼합물을 포함한다. 특정 구현예에서, ATPS 및/또는 이의 성분은 다공성 매트릭스의 적어도 제1 부분 위 및/또는 내에서 탈수된다. 특정 용도에서, 다공성 매트릭스의 제1 부분이 다공성 매트릭스의 제2 부분과 상이한 너비를 갖는 종이 유체 장치, 방법, 시스템 및/또는 키트가 제공된다. 추가의 또는 추가적인 구현예에서, ATPS를 탈수시키기 위해 샘플을 사용하여 ATPS 또는 이의 성분을 유체 상으로 제공하는 종이 유체 장치, 방법, 시스템 및/또는 키트가 제공된다. 일부 구현예에서, 종이 유체 장치는 혼합 상 용액, 제1 상 용액, 제2 상 용액, 샘플 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 내용물을 함유하기 위한 웰을 포함한다. 특정 용도에서, 종이 유체 장치는 웰의 내용물을 다공성 매트릭스 내 및/또는 위에 방출시키기 위한 작동기를 포함한다. 특정 구현예에서, 웰은 필터 패드, 완충 패드, 계면활성제 패드, 염 패드, 프로브 패드, 중합체 패드 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 패드를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액 및 제2 상 용액은 상이한 속도로 다공성 매트릭스를 통해 유동한다. 하나의 구현예에서, 제1 상 용액 및 제2 상 용액은 상이한 방향으로 다공성 매트릭스를 통해 유동한다. 특정 구현예에서, 제1 상 용액은 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액은 중합체를 포함한다. 더욱 특정의 구현예에서, 제1 상 용액은 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액은 염을 포함한다. 특정 용도에서, 트리톤-X (또는 다른 계면활성제) 미셀 용액을 포함하는 종이 유체 장치가 제공된다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 중합체를 포함하고, 제2 상 용액은 중합체를 포함한다. 특정 구현예에서, 제1 상 용앤은 중합체를 포함하고, 제2 상 용액은 염을 포함한다. 특정 구현예에서, 제1 상 용액이 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고 제2 상 용액이 인산칼륨을 포함하는 종이 유체 조성물이 제공된다. In certain embodiments, the paper fluid device comprises ATPS or a component thereof. In certain embodiments, ATPS or a component thereof is selected from the group consisting of a first phase solution, a second phase solution and a mixed phase solution, wherein the mixed phase solution is a first phase solution and a second phase solution and/or a combination thereof. contains a mixture of In certain embodiments, ATPS and/or components thereof are dehydrated on and/or within at least a first portion of the porous matrix. In certain applications, paper fluid devices, methods, systems, and/or kits are provided wherein a first portion of the porous matrix has a different width than a second portion of the porous matrix. In further or additional embodiments, a paper fluidic device, method, system and/or kit is provided for providing ATPS or a component thereof in a fluid phase using a sample to dehydrate ATPS. In some embodiments, the paper fluid device comprises a well for containing a content selected from the group consisting of a mixed phase solution, a first phase solution, a second phase solution, a sample, and combinations thereof. In certain applications, the paper fluid device includes an actuator for releasing the contents of the well into and/or onto the porous matrix. In certain embodiments, a well comprises one or more pads selected from a filter pad, a buffer pad, a surfactant pad, a salt pad, a probe pad, a polymer pad, and combinations thereof. In some embodiments, the first phase solution and the second phase solution flow through the porous matrix at different rates. In one embodiment, the first phase solution and the second phase solution flow through the porous matrix in different directions. In certain embodiments, the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a polymer. In a more specific embodiment, the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a salt. In certain applications, a paper fluid device comprising a Triton-X (or other surfactant) micellar solution is provided. In some embodiments, the first phase solution comprises a polymer and the second phase solution comprises a polymer. In certain embodiments, the first phase solution comprises the polymer and the second phase solution comprises the salt. In certain embodiments, a paper fluid composition is provided wherein the first phase solution comprises polyethylene glycol and the second phase solution comprises potassium phosphate.

하나의 양상에서, 제1 상 용액이 표 1의 성분 1로부터 선택되고, 제2 상 용액이 표 1의 성분 2로부터 선택되는 종이 유체 장치를 포함하는 방법, 장치, 시스템 및/또는 키트가 제공된다. 특정 용도에서, 다음에 도시된 구조에 따라 구성되어 있는 장치, 방법, 시스템 및/또는 키트가 제공된다: 도 16, 2062- 70. 특정 용도에서, 제1 경로 및 제2 경로를 포함하는 다공성 매트릭스가 제공된다. In one aspect, there is provided a method, apparatus, system and/or kit comprising a paper fluid device wherein the first phase solution is selected from component 1 of Table 1 and the second phase solution is selected from component 2 of Table 1 . For certain applications, devices, methods, systems and/or kits are provided that are constructed according to the structures shown in FIGS. 16 , 20 and 62-70 . In certain applications, a porous matrix comprising a first pathway and a second pathway is provided.

또 다른 양상에서, 종이 유체 장치를 포함하거나 사용하는 방법, 장치, 시스템 및/또는 키트가 제공되고, 여기서 제1 상 용액은 우선적으로 제1 경로를 통해 유동하고, 제2 상 용액은 우선적으로 제2 경로를 통해 유동한다. 일부 구현예에서, 조성물/장치가 프로브-분석물 복합체를 생성하기 위해 표적 분석물에 결합하는프로브를 포함하는 종이 유체 장치가 제공된다. 특정 구현예에서, 사용시, 표적 분석물이 프로브-분석물 복합체 중의 프로브에 결합되는 종이 유체 조성물이 제공된다. 일부 구현예에서, 자기 입자를 포함하는 프로브가 제공된다. 특정 구현예에서, 장치는 다공성 매트릭스의 부분으로 자기 입자를 유인하도록 배향된 자기장을 포함하고/하거나 방법은 이러한 자기장을 사용하고, 여기서 자기장 입자 상의 자기장의 힘은 다공성 매트릭스의 부분을 향해 프로브-분석물 복합체의 유동을 향상시킨다. 특정 구현예에서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리옥시메틸렌(DELRIN®), 폴리테트라플루오로에틸렌(TEFLON®), 덱스트란 및 폴리비닐 클로라이드, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하는 프로브가 제공된다. 일부 구현예에서, 폴리에틸렌은 폴리에틸렌 글리콜이다. 일부 구현예에서, 폴리프로필렌은 폴리프로필렌 글리콜이다. 하나의 구현예에서, 콜라겐, 셀룰로즈 및 키틴으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 생물학적 중합체를 포함하는 프로브가 제공된다. 특정 용도에서, 프로브가 금, 은, 티탄, 스테인레스 강, 알루미늄, 백금, 이의 합금 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는 종이 유체 장치가 제공된다. 하나의 구현예에서, 나노입자(: 금 나노입자)를 포함하는 프로브가 제공된다. 특정 용도에서, 프로브는 코팅을 포함한다. 특정 구현예에서, 코팅은 폴리에틸렌 글리콜을 포함한다. 하나의 구현예에서, 코팅은 덱스트란을 포함한다. 하나의 구현예에서, 코팅은 폴리프로필렌을 포함한다. 하나의 구현예에서, 코팅은 폴리프로필렌 글리콜을 포함한다. 특정 구현예에서, 코팅은 친수성 단백질을 포함한다. 특정 구현예에서, 코팅은 혈청 알부민을 포함한다. 특정 용도에서, 프로브가 제1 상 용액 또는 제2 상 용액에 대해 친화성을 갖는 코팅을 갖는 종이유체 조성물/장치가 제공된다.In another aspect, methods, devices, systems, and/or kits comprising or using a paper fluidic device are provided, wherein a first phase solution preferentially flows through a first pathway and a second phase solution preferentially flows through a first pathway. 2 flows through the path. In some embodiments, a paper fluidic device is provided wherein the composition/device comprises a probe that binds to a target analyte to produce a probe-analyte complex. In certain embodiments, provided is a paper fluid composition wherein, in use, a target analyte binds to a probe in a probe-analyte complex. In some embodiments, a probe comprising magnetic particles is provided. In certain embodiments, the device comprises a magnetic field oriented to attract magnetic particles to a portion of the porous matrix and/or the method uses such a magnetic field, wherein the force of the magnetic field on the magnetic field particle is probe-analyzed toward a portion of the porous matrix. Improves the flow of the water complex. In certain embodiments, comprising a polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, nylon, polyoxymethylene (DELRIN®), polytetrafluoroethylene (TEFLON®), dextran and polyvinyl chloride, and combinations thereof. A probe is provided. In some embodiments, the polyethylene is polyethylene glycol. In some embodiments, the polypropylene is polypropylene glycol. In one embodiment, a probe comprising a biological polymer selected from the group consisting of collagen, cellulose and chitin is provided. In certain applications, a paper fluidic device is provided wherein the probe comprises a metal selected from the group consisting of gold, silver, titanium, stainless steel, aluminum, platinum, alloys thereof, and/or combinations thereof. In one embodiment, a probe comprising nanoparticles ( eg , gold nanoparticles) is provided. In certain applications, the probe includes a coating. In certain embodiments, the coating comprises polyethylene glycol. In one embodiment, the coating comprises dextran. In one embodiment, the coating comprises polypropylene. In one embodiment, the coating comprises polypropylene glycol. In certain embodiments, the coating comprises a hydrophilic protein. In certain embodiments, the coating comprises serum albumin. In certain applications, paper fluid compositions/devices are provided wherein the probe has a coating having an affinity for either a first phase solution or a second phase solution.

본원에 기재된 방법, 장치, 시스템 및/또는 키트의 특정 양상에서, 프로브를 포함하는 종이 유체 조성물/장치가 제공되고, 여기서 프로브는 표적 분석물에 결합하는 결합 잔기를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 항체, 렉틴, 단백질, 당단백질, 핵산, 소분자, 지질 및/또는 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 결합 잔기를 포함하는 종이 유체 장치가 제공된다. 특정 구현예에서, 항체 또는 항체 단편을 포함하는 결합 잔기를 포함하는 프로브가 제공된다. 특정 구현예에서, 검출가능한 표지를 포함하는 프로브를 포함하는 종이 유체 장치가 제공된다. 하나의 구현예에서, 검출가능한 표지는 비색 표지, 형광 표지, 효소 표지, color genic 표지, 방사성 표지 및 이들의 조립으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 특정 용도에서, 건조 수신지를 추가로 포함하는 종이 유체 조성물이 제공되고, 여기서 제1 상 용액 또는 제2 상 용액은 우선적으로 다공성 매트릭스를 통해 건조 수신지를 향해 유동한다.In certain aspects of the methods, devices, systems and/or kits described herein, a paper fluid composition/device comprising a probe is provided, wherein the probe further comprises a binding moiety that binds to a target analyte. In some embodiments, a paper fluidic device is provided comprising a binding moiety selected from the group consisting of antibodies, lectins, proteins, glycoproteins, nucleic acids, small molecules, lipids, and/or combinations thereof. In certain embodiments, a probe comprising a binding moiety comprising an antibody or antibody fragment is provided. In certain embodiments, a paper fluid device comprising a probe comprising a detectable label is provided. In one embodiment, the detectable label is selected from the group consisting of a colorimetric label, a fluorescent label, an enzymatic label, a color genic label, a radioactive label, and an assembly thereof. In certain applications, a paper fluid composition further comprising a dry destination is provided, wherein the first phase solution or the second phase solution preferentially flows through the porous matrix towards the dry destination.

특정 구현예에서, 본원에 기재된 방법, 장치, 시스템 및/또는 키트는 사용시 작동 완충제를 포함하는 종이 유체 장치/조성물을 포함하고, 여기서 제1 상 용액 및/또는 제2 상 용액은 작동 완충제와 접촉시 다공성 매트릭스를 통해 보다 신속하게 유동한다. 본원에 기재된 주제의 특정 용도에서, 셀룰로즈, 유리 섬유, 니트로셀룰로즈, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 전하 변형된 나일론, 폴리에테르설폰 및/또는 이들의 조합으로부터 선택된 재료를 포함하는 다공성 매트릭스를 포함하는 종이 유체 장치가 제공된다. 하나의 구현예에서, 표적 분석물 포획 잔기를 포함하는 다공성 매트릭스를 포함하는 종이 유체 장치가 제공되고, 여기서 표적 분석물 포획 잔기는 표적 분석물 또는 이의 성분과 상호작용한다. 하나의 구현예에서, 종이 유체 장치는 표적 분석물을 추가로 포함한다. 하나의 구현에에서, 다공성 매트릭스는 프로브 포획 잔기를 포함하고, 여기서 프로브 포획 잔기는프로브 또는 이의 성분과 상호작용한다. 특정 구현예에서, 경쟁 검정을 포함하거나 촉진시키는 LFA가 제공된다. 특정 구현예에서, LFA는 샌드위치 검정을 포함한다. 특정 구현예에서, 종이 유체 조성물이 제공되고, 여기서 다공성 매트릭스는 표적 분석물이 다공성매트릭스를 통해 유동할 때 표적 분석물을 농축시키도록 구성된다. 특정 용도에서, 종이 유체 장치는 대조군 분석물을 포함하고, 여기서 다공성 매트릭스 상에서 대조군 분석물과 표적 분석물의 비교는 표적 분석물의 정량화를 제공한다.In certain embodiments, the methods, devices, systems and/or kits described herein comprise a paper fluidic device/composition comprising, in use, a working buffer, wherein the first phase solution and/or the second phase solution is contacted with the working buffer. flow more rapidly through the porous matrix. In certain uses of the subject matter described herein, a porous matrix comprising a material selected from cellulose, glass fiber, nitrocellulose, polyvinylidene fluoride, nylon, charge modified nylon, polyethersulfone, and/or combinations thereof A paper fluid device is provided. In one embodiment, a paper fluidic device comprising a porous matrix comprising a target analyte capture moiety is provided, wherein the target analyte capture moiety interacts with a target analyte or component thereof. In one embodiment, the paper fluidic device further comprises a target analyte. In one embodiment, the porous matrix comprises a probe capture moiety, wherein the probe capture moiety interacts with the probe or component thereof. In certain embodiments, LFAs comprising or facilitating competition assays are provided. In certain embodiments, the LFA comprises a sandwich assay. In certain embodiments, a paper fluid composition is provided, wherein the porous matrix is configured to concentrate the target analyte as it flows through the porous matrix. In certain applications, the paper fluidic device comprises a control analyte, wherein comparison of the control analyte and the target analyte on the porous matrix provides for quantification of the target analyte.

특정 양상에서, 샘플 중에서 표적 분석물을 검출하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 다음을 포함한다: (a) 본원에 기재되고/되거나 특허청구된 장치에 샘플을 적용하는 단계; 및 (b) 표적 분석물의 존재또는 부재를 검출하는 단계.In certain aspects, a method of detecting a target analyte in a sample is provided, the method comprising: (a) applying the sample to a device described and/or claimed herein; and (b) detecting the presence or absence of the target analyte.

도면의 간단한 설명Brief description of the drawing

상기 요약 뿐만 아니라 다음 상세한 설명은 첨부된 도면과 함께 판독될 때 더욱 잘 이해될 수 있다. 도면은 예시적이고 제한적이지 않은 것으로 의도된다. 본 개시는 본원에 제시된 정확한 배열, 실시예 및 수단에 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다.The above summary as well as the following detailed description may be better understood when read in conjunction with the accompanying drawings. The drawings are intended to be illustrative and not restrictive. It will be understood that the present disclosure is not limited to the precise arrangements, examples and instrumentalities presented herein.

도 1 (상부) 전형적인 측방-유동 면역검정 시험 스트립의 개략도. LFA에 의해 사용된 두 개의 예시적 메커니즘이 제시된다: 샌드위치 검정(하부 좌측) 및 경쟁 검정(하부 우측). 1 (Top) Schematic of a typical lateral-flow immunoassay test strip. Two exemplary mechanisms used by LFA are presented: a sandwich assay (lower left) and a competition assay (lower right).

도 2는 ATPS와 포획 프로브를 사용하는 분석물 농도를 위한 개략적 대표도이다. 프로브는 표적 분석물을 포획하고, 극도로 상 중의 하나로 분할한다. 이어서, 농축된 프로브를 함유하는 상을 LFA를 통한 후속 분석을 위해 수집할 수 있다 2 is a schematic for analyte concentrations using ATPS and capture probes. is also representative. The probe captures the target analyte and splits it into one of the extreme phases. The phase containing the enriched probe can then be collected for subsequent analysis via LFA.

도 3은 ATPS와 자기 포획 프로브를 사용하는 분석물 농도를 위한 개략적 대표도를 도시한다. 프로브는 표적 분석물을 포획하고, 상 중의 하나로 분할한다. 자기 프로브를 보다 적은 용적으로 추가로 농축시키는 자석을 적용한다. 3 shows a schematic representation for analyte concentrations using ATPS and magnetic capture probes. The probe captures the target analyte and splits it into one of the phases. A magnet is applied which further concentrates the magnetic probe to a smaller volume.

도 4는 ATPS로부터 농축된 분석물을 LFA 시험 스트립으로 이동시키기 위해 피스톤 및 플런저를 사용하는 휴대용 장치의 하나의 예시적이지만 비제한적인 설계를 도시한다. 이 장치는 농축 챔버 및 검출 챔버로 구성된다. 이 실시예에서, 분석물을 ATPS의 하부 벌크 상에서 농축시킨다. 샘플을 수집하기 위해, (1) 플런저를 압축시킨다. 샘플을 ATPS 용액과 혼합한다. 후속적으로 (2), 용액을 인출하기 위해, 장치의 선단을 샘플에 삽입한 후, (3) 플런저를 방출시키고, (4) PEN 장치를 캡으로 밀봉시킨다. (5) 분석물을 하부 벌크 상에서 농축시킨 후, 검출 단계는 (6) 플런저를 “TEST” 위치에서 회전시키고(이는 피스톤을 저하시키고), (7) 농축된 분석물을 체크 밸브를 통해 검출 챔버로 유도함으로써 개시한다. (8) 피스톤의 이동을 보장하기 위해 홈에서 포획 잠금을 조절하고, 조절된 양의 용적만이 검출 챔버로 유도된다. 4 depicts one exemplary, but non-limiting design of a portable device that uses a piston and plunger to move concentrated analyte from ATPS to an LFA test strip. This device consists of a concentration chamber and a detection chamber. In this example, the analyte is concentrated on the lower bulk of ATPS. To collect the sample, (1) compress the plunger. The sample is mixed with the ATPS solution. Subsequently (2), after inserting the tip of the device into the sample to withdraw the solution, (3) releasing the plunger, and (4) sealing the PEN device with a cap. (5) After concentration of the analyte in the lower bulk phase, the detection step includes (6) rotating the plunger in the “TEST” position (which lowers the piston), and (7) directing the concentrated analyte through the check valve to the detection chamber. It starts by inducing (8) Adjust the capture lock in the groove to ensure the movement of the piston, and only the adjusted amount of volume is introduced into the detection chamber.

도 5는 LFA 시험 스트립을 농축된 분석물을 함유하는 상부 상에 기계적으로 삽입하는 휴대용 장치의 하나의 예시적이고 비제한적인 설계를 도시한다. ATPS 용액과 예비혼합된 샘플을 유인하기 위해, 장치의 측면 위의 (1) 버튼을 누른다. 상분리를 완료하고 분석물을 상부 벌크 상에서 농축시킨 후, 검출 단계는 스트립의 샘플 패드가농축된 분석물과 접촉되도록 LFA 시험 스트립을 저하시키는 (2) 검출 버튼을 누름으로써 개시된다. 최종적으로, (3) 결과는 결과 윈도우를 통해 해석될 수 있다. 5 depicts one exemplary, non-limiting design of a portable device for mechanically inserting an LFA test strip onto a top containing a concentrated analyte. To draw the sample premixed with the ATPS solution, press the (1) button on the side of the device. After completing phase separation and concentrating the analyte on the upper bulk, the detection step is initiated by pressing the (2) detection button which lowers the LFA test strip so that the strip's sample pad is in contact with the concentrated analyte. Finally, (3) results can be interpreted through the results window.

도 6a-d 는 밀봉 웰(A)을 시행하기 위한 휴대용 장치의 예시적이지만 비제한적인설계를 도시한다. ATPS 용액은 웰에서 혼합된다. 상 분리가 완료된 후, 웰의 유동은 웰의 하부에서 밀봉부를 천공함으로써 포획될 수 있고, 농축된분석물을 함유하는 하부 상은 검출을 향해 유동한다. 이 접근법은 분석물을 상부 또는 하부 상에서 농축시키는 장치에 도입할 수 있다. 분석물이 하부 상에서 농축되면, 웰은 검출을 향한 하부 상의 유동을 포획하는 장치 챔버에서 함몰된다. 대안적으로, 웰은 아래로부터 적재될 수 있고, 웰에 첨가된 버튼은 장치 상에 도입된다. 이 버튼이 눌렸을 때, 이는 시험 스트립이 웰과 접촉되도록 할 수 있다. 도 6b도 6c는 다음의 결과를 도시한다: 1:1 용적 PEG: 염 ATPS 및 9:1 용적 PEG: 시험 스트립 상 염 ATPS. 6d는 웰을 천공시키고 LFA를 통해 ATPS 용액(들)의 유동을 포획하기 위한 예시적인 메카니즘을 예시한다: 웰(하부 패널)과 접촉된 버튼을 함몰시키거나 웰 자체(상부 패널)을 함몰시킨다. 6A-D show an exemplary, but non-limiting design of a portable device for enforcing a sealed well (A). ATPS solution is mixed in the well. After phase separation is complete, the flow of the well can be captured by puncturing a seal at the bottom of the well, and the lower phase containing the concentrated analyte flows towards detection. This approach can be incorporated into devices that concentrate the analyte on top or bottom. Once the analyte is concentrated in the lower phase, the well is recessed in the device chamber to capture the flow of the lower phase towards detection. Alternatively, the wells can be loaded from below and a button added to the well is introduced onto the device. When this button is pressed, it may cause the test strip to contact the well. 6B and 6C show the following results: 1:1 volume PEG: salt ATPS and 9:1 volume PEG: salt ATPS on test strips. 6D illustrates an exemplary mechanism for puncturing the well and capturing the flow of ATPS solution(s) through the LFA: retract the button in contact with the well (lower panel) or retract the well itself (upper panel) .

도 7은 휴대용 장치의 하나의 예시적이지만 비제한적인 설계를 도시한다. 이 장치는 다음에 제시된 장치와 유사하다: 도 4, 그러나 자기 프로브를 사용한다. 하부 상의 형성 동안, 펜의 캡 부근의 자석은 추가로 자기 프로브를 보다 작은 용적으로 농축시킨다. 펜의 버튼이 함몰되면, 자기 입자는 검출을 개시하는 체크 밸브를 통해 플러슁된다. 7 depicts one exemplary, but non-limiting design of a portable device. This apparatus is similar to the apparatus presented in Fig. 4 , but uses a magnetic probe. During the formation of the lower phase, a magnet near the cap of the pen further concentrates the magnetic probe into a smaller volume. When the button on the pen is retracted, the magnetic particles are flushed through the check valve to initiate detection.

도 8은 계면에서 농축 현상의 개략적 대표도를 도시한다. 프로브 및 ATPS의 특정 특성에 기인하여, 프로브는 계면예서 분할되고 매우 농축된다. 이어서, 계면은 LFA를 통해 후속 분석을 위해 수집할 수 있다. 8 shows a schematic representation of the thickening phenomenon at the interface. Due to the specific properties of the probe and ATPS, the probe is cleaved at the interface and is highly concentrated. The interface can then be collected for subsequent analysis via LFA.

도 9는 고체-액체 계면 농도의 관찰을 도시한다. 프로브는 PEG-염 ATPS을 함유하는 튜브의 폴리프로필렌 벽에 존재하는 것으로 밝혀졌다. 9 shows the observation of solid-liquid interface concentration. The probe was found to be present on the polypropylene wall of the tube containing the PEG-salt ATPS.

도 10a-b: (a) PEG-염 ATPS 중 폴리프로필렌 스틱을 사용하는 분석물-프로브 복합체의 실험적 수집을 도시한다. (b) 고체-액체 계면 농도의 개략적 대표도를 도시한다. 프로브는 균질한 용액 중의 표적 분석물에 결합한다. 튜브의 벽이 유리이기 때문에, 프로브는 우선적으로 TPS에 삽입된 폴리프로필렌 수집기에 부착된다. 농축된 프로브를 함유하는 수집기는 제거될 수 있고, 프로브는 후속적 LFA를 통해 검출을 위해 재현탁될 수 있다. 이러한 입자는 2-상 시스템이 존재할 경우에만 고체 프로필렌에 부착된다는 것을 주의한다. Figures 10a-b : (a) depict experimental collection of analyte-probe complexes using polypropylene sticks in PEG-salt ATPS. (b) A schematic representation of the solid-liquid interface concentration is shown. The probe binds to the target analyte in a homogeneous solution. Since the wall of the tube is glass, the probe is preferentially attached to a polypropylene collector inserted into the TPS. The collector containing the enriched probe can be removed and the probe can be resuspended for detection via subsequent LFA. Note that these particles are attached to the solid propylene only when a two-phase system is present.

도 11은 고체-액체 계면 농도를 사용하는 휴대용 장치의 개략적 대표도를 도시한다. ATPS 샘플은 농도 웰 및 프로브를 수집하기 위해 삽입된 수집 스틱에 첨가된다. 프로브가 수집 스틱에 부착된 후, 이는 프로브를 재현탁시키고 검출을 위해 LFA를 향한 유동을 포획하는 검출 웰로 이동한다. 11 shows a schematic representation of a portable device using a solid-liquid interface concentration. ATPS samples are added to the inserted collection stick to collect the concentration wells and probes. After the probe is attached to the collection stick, it is transferred to a detection well that resuspends the probe and captures the flow towards the LFA for detection.

도 12a-c는 (a) 종이가 그것이 유동할 때 ATPS 상 분리가 일어나도록 한다는 것을도시한다. 중합체-염 ATPS가 이 실시예에 사용된다. 소수성 및 보자 점성의 상의 벌크한 성분은 뒤에 지연되는 반면, 농축된 표적 분석물을 함유하는친수성 및 덜 점성의 상은 종이를 통해 신속하게 유동한다. (b) 1:1 중합체-염 ATPS 상은 종이에서 분리되고, 5분 이내에 종이를 통해 유동한다. (c) 9:1 PEG-염 ATPS는 또한 5분 이내에 종이를 통해 유동하지만, 중합체 결핍 상 중의 포획 프로브는 보다 적은 용적으로 인해 쉽게 볼 수 없다. 12a-c show (a) that the paper causes ATPS phase separation to occur when it flows. Polymer-salt ATPS is used in this example. The bulk components of the hydrophobic and coercive viscous phases are delayed later, while the hydrophilic and less viscous phases containing the concentrated target analyte flow rapidly through the paper. (b) 1:1 polymer-salt ATPS phase separates from the paper and flows through the paper within 5 minutes. (c) 9:1 PEG-salt ATPS also flows through the paper within 5 minutes, but the capture probe in the polymer-deficient phase is not readily visible due to its smaller volume.

도 13a-c 는 (A) 종이 웰이 보다 효율적인 ATPS 상 분리를 가능하게 한다는 것을 도시한다. 소수성 및 보다 점성인 상의 벌크 성분은 종이에 의해 보유되고, 웰의 상부 층에 잔류하는 반면, 표적 분석물을 함유하는 친수성 및 덜 점성인 상은 신속하게 하부 층으로 유동한다. 분석물의 수집을 향상시키기 위해, 상의 정합성을 유지시키면서 작동 완충제의 첨가를 멤브레인 상에서 종이 웰로부터 플러슁하기 위해 적용할 수 있다. 도 13b는 1:1 PEG-염 ATPS 상이 종이의 층에서 분리되고, 검출용 멤브레인을 통해 유동한다는 것을 도시한다. 13c는 9:1 PEG-염 ATPS가 고농도에서 거대한 PEG 분자를 함유하는 PEG 풍부 상으로 인해 더욱 느리게 멤브레인을 통해 유동한다는 것을 도시한다. 이어서, 농축된 염 상은 리딩 엣지가 된다. 13a-c show (A) paper wells enable more efficient ATPS phase separation. The bulk components of the hydrophobic and more viscous phases are retained by the paper and remain in the upper layers of the wells, while the hydrophilic and less viscous phases containing the target analytes flow rapidly to the lower layers. To enhance the collection of analytes, addition of working buffer can be applied to flush from paper wells on the membrane while maintaining phase integrity. 13B shows that the 1:1 PEG-salt ATPS phase separates in a layer of paper and flows through the membrane for detection. 13C shows that 9:1 PEG-salt ATPS flows through the membrane more slowly due to the PEG rich phase containing large PEG molecules at high concentrations. The concentrated salt phase then becomes the leading edge.

도 14a-d는 (A) 3D 종이 웰의 변동을 도시하고, 여기서 본 발명자들은 농도 웰 및혼합 웰을 모두 사용한다. 검정을 시작하기 위해, ATPS 용액과 혼합된 샘플을 농도 웰에 적용한다. (B) 이어서, 완충제를 상 분리를 촉진시키기 위해 농도 웰에 첨가한다. (C) 농축된 분석물이 혼합 웰에 도달하면, (D) 또 다른 완충제를 유동을 촉진시키고 농축된 분석물이 LFA 시험 스트립 하류에 도달하도록 하기 위해 혼합 웰에 첨가한다. 14A-D show (A) variation of 3D paper wells, where we use both concentration wells and mixed wells. To start the assay, samples mixed with ATPS solution are applied to concentration wells. (B) Buffer is then added to the concentration wells to facilitate phase separation. (C) Once the concentrated analyte reaches the mixing well, (D) another buffer is added to the mixing well to facilitate flow and allow the concentrated analyte to reach the LFA test strip downstream.

도 15a-b는 성분이 샘플 용액으로 재수화된 후 상 분리를 유도할 수 있는 종이스트립 내에서 ATPS를 위해 필요한 성분을 탈수시키는 방법을 증명한다(a). 이 실험에서, 샘플 용액은 중합체 풍부 상을 선호하는 블루 염료, 및 중합체 결핍 상을 선호하는LFA를 위한 레드 비색 나노입자 지시제로 구성된다. FG는 유리 섬유 종이를 의미한다. (b) 탈수된 ATPS 성분을 포함하지 않는 대조군 상태. 15a-b demonstrate a method for dehydrating the components required for ATPS in a paper strip capable of inducing phase separation after the components are rehydrated into a sample solution (a). In this experiment, the sample solution consists of a blue dye, favoring a polymer rich phase, and a red colorimetric nanoparticle indicator for LFA, favoring a polymer-poor phase. FG stands for fiberglass paper. (b) Control condition without the dehydrated ATPS component.

도 16a-e는 탈수된 PEG-염 ATPS 성분을 사용하는 상이한 종이 장치 구조를 예시한다. (a) 별도의 PEG 및 염 세그먼트를 갖는 간단한 구조. (b) 조합된 PEG 및 염 세그먼트를 갖는 간단한 구조. (c) 농축 효율을 향상시키기 위해 복수의 반복 세그먼트를 도입하는 예. (d) PEG 세그먼트가 장치의 직접 유동 경로에 존재하지 않는 실시예 c의 반복. (e) 유동 경로의 말단에서 상 분리 부위를 배치하는 구조의 예. 이 개략도에 도시되지 않은 LFA 시험 스트립은 장치의 하류 영역에 배치된다. 16A-E illustrate different paper device structures using a dehydrated PEG-salt ATPS component. (a) Simple structure with separate PEG and salt segments. (b) Simple structure with combined PEG and salt segments. (c) Example of introducing a plurality of repeating segments to improve enrichment efficiency. (d) Repeat of example c wherein the PEG segment is not present in the direct flow path of the device. (e) An example of a structure arranging a phase separation site at the end of a flow path. An LFA test strip, not shown in this schematic, is placed in the downstream area of the device.

도 17a- b는 (A) 크기 배제에 기초하여 목적하는 분석물을 제외한 PEG 풍부 상을 형성하는 탈수된 PEG 세그먼트에서 용액을 인출함으로써 리등 유체를 추가로 농축시키기 위해 사용될 수 있는 PEG-염 용지-유일 진단 내에서 탈수된 PEG 세그먼트를 오프셋팅하는 방법을 예시하는 개략도; 및 (B) 농축 효과를 증명하는 실험을 도시한다. 17A- B show (A) PEG-salt paper- which can be used to further concentrate the fluid by drawing a solution from the dehydrated PEG segment to form a PEG-rich phase excluding the desired analyte based on size exclusion; A schematic diagram illustrating a method of offsetting a dehydrated PEG segment within a unique diagnosis; and (B) experiments demonstrating the enrichment effect.

도 18a-b 는 (A) 농축된 분석물을 함유하는 지체 상을 LFA 시험 스트립을 향해 구동시키기 위해 작동 완충제를 도입하는 개략적 대표도; 및 (B) 농축된 분석물을 함유하는 리딩 상을 LFA 시험 스트립을 향해 구동시키기 위해 작동 완충제를 도입하기 위한 예시적인 대안 설계를 도시한다. 18A-B are (A) schematic representations of introducing a working buffer to drive the retardation phase containing concentrated analyte towards LFA test strips; and (B) an exemplary alternative design for introducing a working buffer to drive the reading phase containing the concentrated analyte towards the LFA test strip.

도 19는 상이한 종이 재료를 갖는 3D 종이 웰을 사용하는 유동 재라우팅 설계의 개략적 대표도를 도시한다. 중합체 풍부 상은 더욱 소수성이고, 우선적으로 더욱 소수성 종이로 유동하는 반면, 중합체 결핍상은 친수성 종이를 통해 더욱 우선적으로 유동한다. LFA 시험 스트립은 검출을 위한 이 장치의 하류 영역에 부착될 수 있다. 19 shows a schematic representation of a flow rerouting design using 3D paper wells with different paper materials. The polymer-rich phase is more hydrophobic and preferentially flows through the more hydrophobic paper, while the polymer-depleted phase flows more preferentially through the hydrophilic paper. An LFA test strip can be attached to the region downstream of this device for detection.

도 20은 농축 용량을 향상시키기 위해 자기 프로브의 사용을 도입하는 종이 장치레이아웃의 상이한 예를 예시한다. 여기서, 자석의 위치는 표적 분석물에 결합되어 있는 입자 상에서 작용하는 힘을 제공한다. 이는 LFA 검출 영역을 갖는 종이의 측면에서 입자를 효율적으로 농축시킨다. 20 illustrates a different example of a paper device layout that introduces the use of magnetic probes to enhance enrichment capacity. Here, the position of the magnet provides a force acting on the particle bound to the target analyte. This effectively concentrates the particles on the side of the paper with the LFA detection area.

도 21a-c는 GMP가 하부 PEG 불량 상에서 극도로 분할되는 것으로 밝혀졌음을 도시한다(a). 이는 ATPS 용액(c)으로부터 신속하게 대부분의 GMP를 회수하기 위해 작은 자석(b)의 사용을 가능하게 한다. Figures 21a-c show that GMP was found to be extremely cleaved on the underlying PEG defect (a). This enables the use of a small magnet (b) to quickly recover most of the GMP from the ATPS solution (c).

도 22 는 사전 ATPS 농축단계를 사용하지 않거나(상부) 사용하여(하부) Tf를 검출하기 위해 사용되는 LFA 스트립의 이미지를 도시한다. 22 shows images of LFA strips used to detect Tf with (top) or with (bottom) no prior ATPS enrichment step.

도 23a-d는 (a) PEG 단독, (b) 염 단독 또는 (c) 1:1 ATPS를 함유하는 용액 중의 PGNP 및 PP 빨대의 이미지를 도시한다. PGNP는 단지 ATPS의 존재하에 PP 빨대에서 매우 분할되었다. (d) PP 빨대는 (c)로부터 추출되었고, 이 도면은 빨대가 후속 검출 검정을 위한 농축된 PGNP를 용이하게 수집하기 위해 인출할 수 있음을 도시한다. 23A-D depict images of PGNP and PP straws in solution containing (a) PEG alone, (b) salt alone or (c) 1:1 ATPS. PGNP was highly cleaved in PP straws only in the presence of ATPS. (d) PP straws were extracted from (c), which shows that the straws can be withdrawn to facilitate collection of concentrated PGNP for subsequent detection assays.

도 24는 사전 ATPS 농축 단계를 사용하지 않고(상부) 및 사용하여(하부) 트랜스페린(Tf)을 검출하기 위해 사용된 LFA 스트립의 이미지를 도시한다. 24 shows images of LFA strips used to detect transferrin (Tf) without (top) and with (bottom) a prior ATPS enrichment step.

도 25는 제안된 휴대용 장치의 개략적 대표도를 도시한다. 25 shows a schematic representation of the proposed portable device.

도 26은 ATPS를 사용하여 LFA의 검출 한계를 향상시키기 위한 접근법에서 DGNP 및 이들의 역할의 개략도를 도시한다. 26 depicts a schematic diagram of DGNPs and their role in an approach to improve the detection limit of LFA using ATPS.

도 27은 LFA의 경쟁 시험에 대한 양성 및 음성 결과의 개략적 대표도를 도시한다. 27 depicts a schematic representation of positive and negative results for a competition test of LFA.

도 28a-c는 가변적인 % w/w 인산칼륨 용액에서 (a) 시트레이트 캡핑되거나 벗겨진 금 나노입자 (b) PEG화된 금 나노입자, 및 (c) 덱스트란 코팅된 금 나노입자의 정규화된 가시광선 범위 흡광도 스펙트럼(400-700nm)을 도시한다. 28A-C show normalized visibility of (a) citrate capped or stripped gold nanoparticles (b) PEGylated gold nanoparticles, and (c) dextran coated gold nanoparticles in varying % w/w potassium phosphate solutions. The ray range absorbance spectrum (400-700 nm) is shown.

도 29a-c는 (a) 0분, (b) 30분 및 (c) 12시간에 본 PEG-염 ATPS 중의 DGNP의 분할 거동을 도시한다. 29A-C depict the cleavage behavior of DGNP in PEG-salt ATPS viewed at (a) 0 min, (b) 30 min and (c) 12 h.

도 30은 PEG/염 ATPS에서 12시간 이내의 다양한 시점에 실험적으로 측정된 Tf 농도 인자를 도시한다. 오차 막대는 3회 측정으로부터 표준 편차를 나타낸다. 30 depicts experimentally determined Tf concentration factors at various time points within 12 hours in PEG/salt ATPS. Error bars represent standard deviation from triplicate measurements.

도 31a-b는 PEG/염 ATPS를 사용하는 사전 농축 단계를 사용하지 않고(a) 및 사용하여(b) Tf를 검출하기 위해 사용된 LFA 스트립의 이미지를 도시한다. 31A-B show images of LFA strips used to detect Tf without (a) and with (b) a pre-concentration step using PEG/salt ATPS.

도 32는 MATLAB를 사용하는 LFA 정량화의 결과를 도시한다. 오차 막대는 3개의 LFA 시험 스트립을 사용하는 측정으로부터의 표준 편차를 나타낸다. 32 depicts the results of LFA quantification using MATLAB. Error bars represent standard deviation from measurements using three LFA test strips.

도 33a-d는 각각 상부 PEG 풍부 및 하부 PEG 결핍 상으로 매우 분할되는 브릴리언트 블루 FCF 염료 및 덱스트란 코팅된 금 나노입자를 도시한다. (a) 25 ℃에서, 혼합된 1:1 용적비 ATPS 상은 (b) 2개의 동일 용적 상을 형성하기 위해 분리된다. (c) 25 ℃에서, 혼합된 9:1 용적비 ATPS 상은 (d) 거대한 PEG 풍부 상 및 작은 PEG 결핍 상으로 분리된다. 동일량의 브릴리언트 블루 FCF 및 덱스트란 코팅된 금 나노입자를 두 ATPS에 첨가했다. 9:1 용적비의 ATPS의 짙은 자주색 색상은 하부 PEG 결핍 상 중의금 나노입자 농도가 상당히 증가했음을 나타낸다. 33A-D depict brilliant blue FCF dye and dextran coated gold nanoparticles that are highly partitioned into upper PEG-rich and lower PEG-deficient phases, respectively. (a) At 25° C., the mixed 1:1 volume ratio ATPS phase separates to form (b) two equal volume phases. (c) At 25 °C, the mixed 9:1 volume ratio ATPS phase separates into (d) a large PEG rich phase and a small PEG deficient phase. Equal amounts of Brilliant Blue FCF and dextran coated gold nanoparticles were added to both ATPSs. The dark purple color of ATPS in a 9:1 volume ratio indicates a significant increase in gold nanoparticles concentration in the underlying PEG-deficient phase.

도 34a- b는 종이 멤브레인이 그것이 유동할 때 ATPS 상 분리가 일어나도록 한다는 것을 도시한다. PEG 풍부 도메인은 종이 멤브레인의 선단 부근에 유지된 반면, PEG 결핍 도메인은 리딩 전면으로 신속하게 이동했다. (a) 1:1 용적비 ATPS 상이 분리되고, 5분 이내에 종이 멤브레인을 통해 유동했다. (b) 9:1 용적비 ATPS도 또한 분리되고, 5분 이내에 멤브레인을 통해 유동했지만, 상 분리는 리딩 전면이 300초에 덜 구별되기 때문에 덜 효율적이었다. 34a- b show that the paper membrane allows ATPS phase separation to occur as it flows. The PEG-rich domains remained near the tip of the paper membrane, while the PEG-deficient domains moved rapidly to the front of the reading. (a) 1:1 volume ratio ATPS phase separated and flowed through the paper membrane within 5 min. (b) 9:1 volume ratio ATPS also separated and flowed through the membrane within 5 min, but the phase separation was less efficient because the leading front was less distinct at 300 s.

도 35a-b는 3-D 종이 웰이 추가로 향상된 ATPS 상 분리를 가능하게 함을 도시한다. 염료와 혼합 ATPS를 첨가 후, PEG 풍부 도메인은 웰의 상부 층에 유지된 반면, 농축된 금 나노입자를 함유하는 PEG 결핍 도메인은 하부 층으로 신속하게 유동했다. (a) 1:1 용적비 ATPS는 3-D 종이 웰에서 향상된 상 분리를 나타냈고, PEG 결핍 상은 5분 이내에 멤브레인을 통해 유동했다. (b) 9:1 용적비 ATPS는 또한 개선된 상 분리를 가졌고, PEG 결핍 상은 명백하게 가시적이었다. 다음과 대조적으로: 도 34, 리딩 전면은 충분히 정의되고, 덱스트란 코팅된 금 나노입자의 농도를 의미하는 짙은 자주색색상을 갖는다. 35A-B show that 3-D paper wells enable further enhanced ATPS phase separation. After addition of the dye and mixed ATPS, the PEG-rich domains remained in the upper layer of the well, while the PEG-deficient domains containing the enriched gold nanoparticles flowed rapidly into the lower layer. (A) 1:1 volume ratio ATPS showed enhanced phase separation in 3-D paper wells, and the PEG-deficient phase flowed through the membrane within 5 min. (b) 9:1 volume ratio ATPS also had improved phase separation, and the PEG-deficient phase was clearly visible. In contrast to: FIG. 34 , the leading front surface is well defined and has a deep purple color indicating the concentration of dextran coated gold nanoparticles.

도 36a-c는 3-D 종이 웰이 Tf 검출을 위해 PEG/염 ATPS 및 LFA와 조합되었음을 도시한다. (a) 종이 웰 장치는 니트로셀룰로즈 종이 상에서 Tf 경쟁 검정과 조합했다. Tf를 함유하지 않는 샘플은 가시 시험 및 대조 라인과 함께 (b) 1:1 또는 (c) 9:1 용적비 ATPS 용액을 사용할 때 정확하게 진단되었다. 36A-C show 3-D paper wells were combined with PEG/salt ATPS and LFA for Tf detection. (A) Paper well devices were combined with a Tf competition assay on nitrocellulose paper. Samples containing no Tf were diagnosed correctly when using (b) 1:1 or (c) 9:1 volume ratio ATPS solutions with visual test and control lines.

도 37a-b는 3-D 종이 웰을 갖는 1:1 용적비 PEG/염 ATPS가 Tf의 검출 한계에서 2배 개선을 가능하게 하는 반면, 9:1 용적비 ATPS는 10배 개선을 가능하게 한다. (a) 통상적인 LFA는 1ng/μL에서 Tf를 검출하였지만, 0.5ng/μL에서 Tf를 검출할 수 없어 잘못된 음성 결과를 유도하였다.  3-D 종이 웰을 갖는 1:1 용적비 ATPS는 0.5ng/μL에서 Tf를 성공적으로 검출했다. (b) 통상적인 LFA는 1ng/μL에서 Tf를 검출하였지만, 0.1ng/μL에서 Tf를 검출할 수 없어 잘못된 음성 결과를 유도하였다.  3-D 종이 웰을 갖는 9:1 용적비 ATPS는 0.1ng/μL에서 Tf를 성공적으로 검출했다. 37A-B show that a 1:1 volume ratio PEG/salt ATPS with 3-D paper wells allows for a 2-fold improvement in the detection limit of Tf, whereas a 9:1 volume ratio ATPS allows for a 10-fold improvement. (a) Conventional LFA detected Tf at 1 ng/μL, but could not detect Tf at 0.5 ng/μL, leading to false negative results. 1:1 volume ratio ATPS with 3-D paper wells successfully detected Tf at 0.5 ng/μL. (b) Conventional LFA detected Tf at 1 ng/μL, but could not detect Tf at 0.1 ng/μL, leading to false negative results. 9:1 volume ratio ATPS with 3-D paper wells successfully detected Tf at 0.1 ng/μL.

도 38은 예시적인 ATPS-LFA 시스템을 도시한다. 38 depicts an exemplary ATPS-LFA system.

도 39는 LFA 샌드위치 검정의 개략도를 도시한다. 양성 결과(상부)는 시럼 라인 및 대조 라인에서 두 개의 밴드로 표시되는 반면, 음성 결과(하부)는대조 라인에서 단일 밴드로 표시된다. 39 depicts a schematic of an LFA sandwich assay. Positive results (top) are represented by two bands in the serum line and control line, while negative results (bottom) are represented by a single band in the control line.

도 40a-c는 37°C에서 (a) 10분, (b) 30분 및 (c) 24시간 동안 배양 후 수성 이상 PEG-염시스템을 도시한다. 백색 종이는 각 상의 혼탁도를 가시화하는 것을 돕기 위해 문자 “X”로 채워졌다. 화살표는 거시적 계면의 위치를 나타낸다. 40A- C depict the aqueous biphasic PEG-salt system after incubation for (a) 10 min, (b) 30 min, and (c) 24 h at 37 °C. White paper was filled with the letter “X” to help visualize the turbidity of each phase. Arrows indicate the location of the macroscopic interface.

도 41은 PEG/염 ATPS에서 다양한 시점에 M13의 실험적으로 결정된 농도 인자를 도시한다. 오차 막대는 3회 측정으로부터 표준 편차를 나타낸다. 41 depicts experimentally determined concentration factors of M13 at various time points in PEG/salt ATPS. Error bars represent standard deviation from triplicate measurements.

도 42는 PEG/염 ATPS에서 다양한 용적비로 M13의 실험적으로 결정된 농도 인자를 도시한다. 기호는 실험 데이터에 상응하고, 오차 막대는 3회 측정으로부터 표준 편차를 나타낸다. 실선은 방정식(6)으로부터의 예측에 상응한다. 42 depicts experimentally determined concentration factors of M13 at various volume ratios in PEG/salt ATPS. Symbols correspond to experimental data, and error bars represent standard deviations from triplicate measurements. The solid line corresponds to the prediction from equation (6).

도 43a-f PEG/염 ATPS를 사용하는 사전 농축 단계 없이 M13을 검출하기 위한 LFA. 패널 (A)는 M13이 첨가되지 않은 음성 대조군을 도시한다. 잔류 용액은 (b) 1x1010, (c) 3.2x109, (d) 1x109, (e) 3.2x108, 및 (f) 1x108 pfu/mL의 농도에서 M13을 함유했다. 43A-F LFA for detecting M13 without prior concentration step using PEG/salt ATPS. Panel (A) shows the negative control without M13 added. The residual solution contained M13 at concentrations of (b) 1x10 10 , (c) 3.2x10 9 , (d) 1x10 9 , (e) 3.2x10 8 , and (f) 1x10 8 pfu/mL.

도 44a-f: 사전 농축 단계를 사용하여 M13을 검출하기 위한 LFA. 패널 (A)는 M13이 첨가되지 않은 음성 대조군을 도시한다. 잔류 용액은 초기에 (b) 1x109, (c) 3.2x108, (d) 1x108, (e) 3.2x107, 및 (f) 1x107 pfu/mL의 농도에서 M13을 함유했다. 44A-F: LFA for detecting M13 using a pre-concentration step. Panel (A) shows the negative control without M13 added. The residual solution initially contained M13 at concentrations of (b) 1x10 9 , (c) 3.2x10 8 , (d) 1x10 8 , (e) 3.2x10 7 , and (f) 1x10 7 pfu/mL.

도 45 사전 농축 단계를 사용하고(■) 사용하지 않는(▲) M13에 대한 LFA 신호 강도. 오차 막대는 적어도 3회 측정으로부터 표준 편차를 나타낸다. Figure 45 LFA signal intensity for M13 with (■) and without (▲) pre-enrichment step. Error bars represent standard deviation from at least three measurements.

도 46은 PBS 중의 ATPS-LFA 시스템의 개략도를 도시한다. 46 depicts a schematic of the ATPS-LFA system in PBS.

도 47은 경쟁 기반 LFA 및 양성 및 음성 결과 해석의 개략적 대표도를 도시한다. 47 depicts a schematic representation of competition-based LFA and interpretation of positive and negative results.

도 48a-d는 ATPS (a) GNP의 개략도 및 각 성분의 기능에서 분할 거동에 영향을 미치는 GNP의 표면 변형을 도시한다. 본 PEG-염 ATPS에서 GNP의 분할 거동이 맞춤될 수 있음을 입증하기 위해, 다양한 양의 PEG를 이들의 분할 거동을 조작하기 위해 GNP에 접합시켰다: (b) 접합 동안 5000:1 PEG:GNP의 몰 비를 사용하여, 생성되는 GNP는 PEG 풍부 상 부 상에서 우선적으로 분할된다. (c) 접합 동안 1000:1 PEG:GNP의 몰 비를 사용하여, GNP는 PEG 결핍 하부 상에서 분할되지만 고염 농도를 갖기 때문에 응집된다. 이러한 응집된 GNP는 후속 검출 검정에 사용될 수 없었다. (d) 접합 동안 3000:1 PEG:GNP의 몰 비를 사용하여, 생성되는 GNP는 계면예서 극도로 분할된다. (b), (c) 및 (d)를 위해, 액체-공기 계면의 최상부에서 관찰된 적색은 반사에 기인하고 나노프로브의 존재에 기인하지 않는다. Figure 48a-d shows a schematic diagram of ATPS (a) GNPs and surface modifications of GNPs that affect the splitting behavior in the function of each component. To demonstrate that the cleavage behavior of GNPs in the present PEG-salt ATPS can be tailored, various amounts of PEG were conjugated to GNPs to engineer their cleavage behavior: (b) of 5000:1 PEG:GNP during conjugation. Using the molar ratio, the resulting GNP is preferentially cleaved on the PEG-rich phase. (c) Using a molar ratio of 1000:1 PEG:GNP during conjugation, the GNPs are cleaved in the PEG-deficient subphase but aggregated as they have a high salt concentration. These aggregated GNPs could not be used for subsequent detection assays. (d) Using a molar ratio of 3000:1 PEG:GNP during conjugation, the resulting GNP is extremely cleaved at the interface. For (b), (c) and (d), the observed red color at the top of the liquid-air interface is due to reflection and not the presence of nanoprobes.

도 49는 PEG/염 ATPS 계면 추출 단계를 사용하는 사전 농축 단계를 사용하지 않고(상부 패널) 및 사용하여(하부 패널) PBS에서 Tf를 검출하기 위한 LFA의 결과를 도시한다. 49 depicts the results of LFA for detection of Tf in PBS without (top panel) and with (bottom panel) a pre-concentration step using a PEG/salt ATPS interfacial extraction step.

도 50은 PEG/염 ATPS 계면 추출 단계를 사용하는 사전 농축 단계를 사용하지 않고(상부 패널) 및 사용하여(하부 패널) FBS에서 Tf를 검출하기 위한 LFA의 결과를 도시한다. 50 depicts the results of LFA for detection of Tf in FBS without (upper panel) and with (lower panel) a pre-concentration step using a PEG/salt ATPS interfacial extraction step.

도 51은 PEG/염 ATPS 계면 추출 단계를 사용하는 사전 농축 단계를 사용하지 않고(상부 패널) 및 사용하여(하부 패널) 합성 뇨에서 Tf를 검출하기 위한 LFA의 결과를 도시한다. Figure 51 depicts the results of LFA for detection of Tf in synthetic urine without (top panel) and with (bottom panel) a pre-concentration step using a PEG/salt ATPS interfacial extraction step.

도 52는 미셀 ATPS를 사용하여 표적 분석물의 동시 농도 및 검출을 도시한다. 52 depicts simultaneous concentration and detection of target analytes using micellar ATPS.

도 53a-b는 PBS에서 1:9 용적비 트리톤 X-114 시스템의 상 분리를 달성하기 위해 필요한 시간의 비교를 도시한다. 브릴리언트 블루 FCF 염료 및 체리색 BSA-GN는 각각 하부, 미셀 풍부 상 및 상부, 미셀 결핍 상을 위한 비색 지시제였다. (a) 25 ℃에서, 트리톤 X-114 ATPS는 시험관에서 8시간에 거시적인 상 분리 평형을 달성했다. (b) 3-D 종이 심지가 혼합 ATPS에 적용되었을 때, 미셀 풍부 도메인이 심지의 하부 부근에 잔류되고 미셀 결핍 도메인이 보다 자유롭게 심지를 유동시킬 수 있었기 때문에, 상 분리가 30초에 심지 내에서 이미 관찰되었다. 심비 배출시, 명확한 상은 서로 분리된 대로 잔류하고, 미셀 풍부 상은 리딩 전면에서 작은 용적내에서 농축된 대로 잔류하여 180초(3분)에 보다 완전한 분리를 나타낸다. 53A-B show a comparison of the time required to achieve phase separation of a 1:9 volume ratio Triton X-114 system in PBS. Brilliant blue FCF dye and cherry BSA-GN were colorimetric indicators for the lower, micelle rich and upper, micelle deficient phases, respectively. (a) At 25 °C, Triton X-114 ATPS achieved macroscopic phase separation equilibrium at 8 h in vitro. (b) When the 3-D paper wick was applied to mixed ATPS, phase separation occurred within the wick at 30 s, as the micellar-rich domain remained near the bottom of the wick and the micellar-poor domain allowed the wick to flow more freely. has already been observed. Upon symbi ejection, the distinct phases remained as separated from each other and the micellar-rich phase remained as concentrated in a small volume in front of the reading, indicating a more complete separation at 180 s (3 min).

도 54a-b는 종이 심지 및 트리톤 X-114 미셀 ATPS를 LFA와 통합시킴을 예시한다. (a) 통합 진단 스트립은 고정된 시험 및 대조군 라인 성분을 함유하는 검출 영역에 이어지는, 상 분리가 발생하는 농축 영역으로 구성된다. (b). 진정한 음성 시험은 pLDH를 함유하지 않는 용액을 분석할 때 20분 이내에 확인되었다. 54A-B illustrate the incorporation of paper wicks and Triton X-114 micellar ATPS with LFA. (a) The integrated diagnostic strip consists of a detection region containing immobilized test and control line components, followed by a concentrated region where phase separation occurs. (b). A true negative test was confirmed within 20 minutes when a solution containing no pLDH was analyzed.

도 55는 종이 기본 1:9 용적비 미셀 ATPS가 25 ℃에서 PBS 중의 pLDH의 검출 한계의 10배 개선을 달성했다는 것을 도시한다. 표준 LFA는 10 ng μL-1 에서 pLDH를 검출했지만, 1 ng μL-1에서 pLDH를 성공적으로 검출할 수 없었다. 통합 진단 스트립은 1 ng μL-1에서 pLDH를 성공적으로 검출했다. Figure 55 shows that the paper-based 1:9 volume ratio micellar ATPS achieved a 10-fold improvement in the detection limit of pLDH in PBS at 25 °C. Standard LFA detected pLDH at 10 ng μL −1 but could not successfully detect pLDH at 1 ng μL −1 . The integrated diagnostic strip successfully detected pLDH at 1 ng μL −1 .

56은 종이 기반 9:1 용적비 미셀 ATPS가 25 ℃에서 희석되지 않은 FBS에서 pLDH의 검출 한계의 10배 개선을 달성했다는 것을 도시한다. 표준 LFA는 10 ng μL-1 에서 pLDH를 검출했지만, 1 ng μL-1에서 pLDH를 성공적으로 검출할 수 없었다. 통합 진단 스트립은 1 ng μL-1에서 pLDH를 성공적으로 검출했다. Figure 56 shows that paper-based 9:1 volume ratio micellar ATPS achieved a 10-fold improvement in the detection limit of pLDH in undiluted FBS at 25 °C. Standard LFA detected pLDH at 10 ng μL −1 but could not successfully detect pLDH at 1 ng μL −1 . The integrated diagnostic strip successfully detected pLDH at 1 ng μL −1 .

도 57a-d는 (a) 유리 섬유 상의 PEG 4600 및 인산칼륨, (B) 유리 섬유 상의 PPG 425 및 인산칼륨, (c) 셀룰로즈 상의 PEG 8000 및 덱스트란 9000 및 (d) 유리 섬유 상의 PEG 4600 및 덱스트란 35000을 사용하는 상 분리 결과를 도시한다. 57A-D show (a) PEG 4600 and potassium phosphate on glass fibers, (B) PPG 425 and potassium phosphate on glass fibers, (c) PEG 8000 and dextran 9000 on cellulose and (d) PEG 4600 and Phase separation results using Dextran 35000 are shown.

도 58a-b는 (a) 리딩 유체인 염 상 또는 (b) 리딩 유체인 PEG 상을 유도하는 상이한 종이 형태 상의 상 분리를 나타낸다. 58A-B show phase separation on different paper forms leading to either (a) a salt phase, a reading fluid, or (b) a PEG phase, a reading fluid.

도 59a-d는 소수성 중합체(예: 를 배치함을 포함하여 중합체 ATPS 성분을 탈수시키기 위한 상이한 설계를 도시한다 (a) LFA의 협소한 영역, (b) LFA의 광범위한 영역의 중심, (c) LFA의 협소한 영역으로부터 LFA의 광범위한 영역으로 연장되는 LFA의 영역 및 (d) 주로 LFA의 광범위한 영역에 PEG) 상. 59A-D depict different designs for dehydrating polymer ATPS components including placing hydrophobic polymers (eg, (a) narrow regions of LFAs, (b) centers of broad regions of LFAs, (c) A region of the LFA extending from a narrow region of the LFA to a broad region of the LFA and (d) mainly PEG to a broad region of the LFA) phase.

도 60은 탈수된 중합체 ATPS-LFA 시스템 상의 상 분리의 시간 경과 이미지를 도시한다. 60 depicts time course images of phase separation on a dehydrated polymer ATPS-LFA system.

도 61은 탈수된 중합체 ATPS-LFA 시스템 상의 상 분리의 시간 경과 이미지를 도시한다. Figure 61 depicts time course images of phase separation on a dehydrated polymer ATPS-LFA system.

62은 탈수된 나노프로브 세그먼트가 검출 멤브레인의 너비보다 더 넓은(너비는 유동평면 이내이지만 유동 방향에 수직인 치수로서 정의된다) 설계를 도시한다. 62 shows a design in which the dehydrated nanoprobe segments are wider than the width of the detection membrane (the width is defined as the dimension within the flow plane but perpendicular to the flow direction).

도 63a-b는 (a) ATPS를 사용하지 않거나 (b) ATPS를 사용하여 광범위한 설계 LFA에서 성공적인 상 분리를 도시한다. 63A-B depict successful phase separation in a wide range of design LFAs with (a) no ATPS or (b) ATPS.

도 64는 검출 멤브레인 내에서 유동을 극적으로 늦추는 중합체 ATPS의 PEG 풍부 상의점도로 인해 계속 유동할 수 없는 실험의 이미지이다. 64 is an image of an experiment in which flow cannot continue due to the viscosity of the PEG-rich phase of the polymer ATPS, which dramatically slows the flow within the detection membrane.

도 65는 검출 멤브레인 내의 유동을 극적으로 늦추는 PEG 풍부 상은 PEG를 함유하지 않는 블랭크 스페이서를 잔류시킴으로써 해결될 수 있음을 도시한다. Figure 65 shows that the PEG rich phase that dramatically slows the flow in the detection membrane can be resolved by leaving a blank spacer that does not contain PEG.

도 66은 뒤에 남겨지는 나노프로브의 양을 감소시키기 위해 유체의 공급원으로부터LFA 멤브레인까지 일정한 경사를 갖는 탈수된 LFA 설계를 도시한다. 66 depicts a dehydrated LFA design with a constant slope from the source of fluid to the LFA membrane to reduce the amount of nanoprobes left behind.

도 67은 PEG/염 ATPS를 사용하는 탈수된 ATPS-LFA 시스템을 예시한다. 67 illustrates a dehydrated ATPS-LFA system using PEG/salt ATPS.

도 68은 탈수된 중합체 ATPS 성분을 함유하는 종이 패드를 갖는 3D 종이 웰 설계를 예시한다. 68 illustrates a 3D paper well design with a paper pad containing a dehydrated polymeric ATPS component.

도 69a-b는 웰이 (a) LFA의 시작 말단에 존재하거나 (b) LFA의 시작 말단에 존재하지 않는 탈수된 중합체 ATPS 성분을 함유하는 종이 패드를 갖는 3D 종이 웰 LFA 상의 분리를 도시한다. 69A-B depict separations on 3D paper wells LFA with paper pads in which the wells contain a dehydrated polymeric ATPS component that is either (a) at the start end of the LFA or (b) not present at the start end of the LFA.

도 70은 일부 길이의 수평 종이에 의해 분리된 2개의 상이한 3D 웰이 존재하는 예시적인 2-웰 구성 설계를 도시한다. 제1 웰은 탈수된 ATPS 성분을 함유한다. 제2 웰은 상 분리를 위한 더 많은 시간 및 공간을 가능하게 한다. 70 depicts an exemplary two-well configuration design in which there are two different 3D wells separated by some length of horizontal paper. The first well contains the dehydrated ATPS component. The second well allows more time and space for phase separation.

도 71은 MF1 종이가 PEG-염 용액 중의 혈액 샘플과 호환성이 있다는 것을 도시한다. 71 shows that MF1 paper is compatible with blood samples in PEG-salt solutions.

도 72는 MF1 종이 상에서 혈액 샘플의 여과가 느려질 수 있음을 도시한다. 72 shows that filtration of blood samples on MF1 paper can be slow.

도 73a-b는 여과지 상에서 (a) 3층 3-D 웰 또는 (b) 5층 3-D 웰을 사용하는 혈액 샘플 및 PEG-염 용액 상 분리의 결과를 도시한다. 73A-B show the results of blood sample and PEG-salt solution phase separation using (a) 3-layer 3-D wells or (b) 5-layer 3-D wells on filter paper.

도 74는 종이 상에서 3-D 웰을 사용하는 혈액 샘플 및 PEG-염 용액 상 분리의 결과를도시한다. 74 depicts the results of blood sample and PEG-salt solution phase separation using 3-D wells on paper.

도 75는 여과 및 농축 종이의 층을 포함하는 3-D 웰을 사용하는 혈액 샘플 및 PEG-염용액 상 분리의 결과를 도시한다. Figure 75 depicts the results of blood sample and PEG-salt phase separation using 3-D wells containing layers of filtered and concentrated paper.

도 76은 샌드위치 포맷 LFA를 사용하는 바이러스 수송 배지(VTM) 중의 씨. 트라초마티스(C. trachomatis )의 검출을 도시한다. 76 shows C. in virus transport medium (VTM) using sandwich format LFA . The detection of C. trachomatis is shown .

도 77은 샌드위치 포맷 LFA 및 미셀 ATPS를 사용하는 에스 . 뮤탄스(S. mutans)의 검출을 도시한다. 77 depicts S. using sandwich format LFA and micellar ATPS . The detection of S. mutans is shown .

도 78은 샌드위치 포맷 LFA 및 PEG/염 ATPS를 사용하는 에스 . 뮤탄스의 검출을 도시한다. 78 shows S. using sandwich format LFA and PEG/salt ATPS . The detection of mutans is shown.

도 79는 경쟁 포맷 LFA 및 PEG/염 ATPS를 사용하는 트로포닌의 검출을 도시한다. 79 depicts the detection of troponin using competition format LFA and PEG/salt ATPS.

도 80a-c는 종이 멤브레인 상에 혼합 ATPS를 첨가하는 개략적 예시(a) 및 결과를 도시하고, 여기서 ATPS의 두 상은 종이를 통해 유동하기 바로 직전에 유리 내부에서 완전히 분리하는 것이 가능했다. 자주색 덱스트란 코팅된 금 나노입자(빈 화살표)를 함유하는 PEG 결핍 상은 종이를 통해 신속하게 유동하는 것으로 관찰된 반면, 블루 염료(실선 화살표)를 함유하는 PEG 풍부 상은 종이 멤브레인의 시작 부분에 유지되었다. 종이 맴브레인 내에서 발생되는 향상된 상 분리는 (b) 1:1 용적비 ATPS 또는 (c) 9:1 용적비 ATPS를 사용할 때 명백했다. Figure 80a-c shows a schematic illustration (a) and results of adding mixed ATPS on a paper membrane, where it was possible for the two phases of ATPS to completely separate inside the glass just before flowing through the paper. The PEG-deficient phase containing purple dextran-coated gold nanoparticles (empty arrow) was observed to flow rapidly through the paper, whereas the PEG-rich phase containing blue dye (solid arrow) was retained at the beginning of the paper membrane. . The enhanced phase separation that occurred within the paper membrane was evident when using (b) 1:1 volume ratio ATPS or (c) 9:1 volume ratio ATPS.

도 81은 9:1 용적 트리톤-X-PBS ATPS 및 3-D LFA를 사용하여 0.1 ng/mL에서 FBS 샘플 중의 pLDH의 검출을 도시한다. 81 depicts the detection of pLDH in FBS samples at 0.1 ng/mL using 9:1 volumes Triton-X-PBS ATPS and 3-D LFA.

도 82는 동시 농축 및 검출을 위한 혼합된 ATPS 용액 또는 하나의 상에서 프로브-분석물 복합체의 상 분리 및 농축 후 ATPS의 하나의 상 중의 LFA에 첨가된 프로브-분석물 복합체의 개략적인 예시를 도시한다. 82 shows a schematic illustration of a probe-analyte complex added to LFA in one phase of ATPS after phase separation and concentration of a mixed ATPS solution or one phase for simultaneous concentration and detection. .

상세한 설명details

관리 시점(POC) 또는 사용 시점에 수행되는 것을 가능하게 하고 의료, 소비자 및 다른 용도에 유용한 도구를 제공하는 방법, 장치, 키트 및/또는 시스템이 본원에 제공된다. 본원에 제공된 시험 (검정 장치 및/또는 시스템)은 신속하고, 간단하고, 사용하기에 용이하며, 존재하는 경우, 약간의 임상 진단 훈련을 갖는 개인에 의해 용이하게 수행될 수 있다. 시험은 매우 민감하고 신뢰 가능하다. 특정 구현예에서, 장치 및 방법은 예기치 않게 놀라운 감도, 예를 들면, 이전 LFA 검정의 검출 한계에 비해 효소 결합 면역흡착 검정(ELISA)과 같은 실험실 기반 검정의 감도에 접근하거나 충족시키고, 특정 경우에는 이를 초과하는 적어도 약 10배 내지 약 100배 개선을 제공하기 위해 LFA와 함께 수성 다상 시스템의 농축 능력을 사용한다. Provided herein are methods, devices, kits and/or systems that enable implementation at a point of care (POC) or point of use and provide useful tools for medical, consumer and other uses. The tests (assay devices and/or systems) provided herein are rapid, simple, easy to use, and, if any, can be readily performed by individuals with little clinical diagnostic training. The test is very sensitive and reliable. In certain embodiments, the devices and methods approach or meet the unexpectedly surprising sensitivity, e.g., the sensitivity of a laboratory-based assay, such as an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA), compared to the detection limits of previous LFA assays, and in certain cases The concentration capacity of the aqueous multiphase system is used in conjunction with LFA to provide at least about 10-fold to about 100-fold improvement in excess of this.

I. 장치I. Device

측방 유동 검정(LFA) 및 수성 2-상 시스템(ATPS)를 사용하는 (예를 들면, 제공하기 위해 구성되어 있는) 샘플에서 표적 분석물을 검출 및/또는 정량화하기 위한 장치가 본원에 개시되고, 여기서 ATPS는 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로 분리되는 혼합 상 용액을 포함하고, LFA는 표적 분석물을 검출하기 위한 시험 라인 및 대조군 라인을 포함한다. 일부 구현예에서, 혼합 상의 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로의 분리는 LFA 내에서 발생한다. 일부 구현예에서, 혼합 상의 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로의 분리는 LFA 내에서 발생하지 않는다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 제2 상 용액보다 더 신속하게 LFA를 통해 유동하고, 리딩 유체로서 칭명되는 반면, 제2 상 용액은 지체 유체로서 칭명된다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액은 제1 상 용액보다 더 신속하게 LFA를 통해 유동하고 리딩 유체로서 칭명되는 반면, 제1 상 용액은 지체 유체로서 칭명된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 리딩 유체로 분할되고/농축된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 지체 유체로 분할되고/농축된다.Disclosed herein is a device for detecting and/or quantifying a target analyte in a sample using ( eg, configured to provide) a lateral flow assay (LFA) and an aqueous two-phase system (ATPS), Here, ATPS includes a mixed phase solution separated into a first phase solution and a second phase solution, and LFA includes a test line and a control line for detecting a target analyte. In some embodiments, the separation of the mixed phase into a first phase solution and a second phase solution occurs within the LFA. In some embodiments, the separation of the mixed phase into a first phase solution and a second phase solution does not occur in the LFA. In some embodiments, the first phase solution flows through the LFA more rapidly than the second phase solution and is referred to as the leading fluid, whereas the second phase solution is referred to as a stagnant fluid. In some embodiments, the second phase solution flows through the LFA more rapidly than the first phase solution and is termed a leading fluid, whereas the first phase solution is termed a stagnant fluid. In some embodiments, the target analyte is partitioned/concentrated into a reading fluid. In some embodiments, the target analyte is partitioned/concentrated in the retention fluid.

구성 및 작동Configuration and operation

일부 구현예에서, 장치는 장치에 ATPS 및/또는 샘플을 장치에 투여하기 위한 포트를 포함한다. 일부 구현예에서, 장치는 ATPS를 포함하는 제1 성분 및 LFA를 포함하는 제2 성분을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 성분 및 제2 성분은 별개의 성분이 제공된다. 일부 구현예에서, 제1 성분 및 제2 성분은 사용자에 의해 함께 결합된다. 일부 구현예에서, 제1 성분은 ATPS에 접속되어 있는 제1 포트를 갖는다. 일부 구현예에서, 제1 성분은 ATPS를 위한 챔버를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 포트는 챔버에 접속되어 있다. 일부 구현예에서, 제1 포트는 샘플 및/또는 표적 분석물을 제1 성분에 투여하기 위해 구성되어 있다. 일부 구현예에서, 제1 포트는 ATPS 또는 이의 성분을 제1 성분에 투여하기 위해 구성되어 있다. 일부 구현예에서, 제2 포트는 샘플 및/또는 표적 분석물을 제2 성분에 투여하기 위해 구성되어 있다. 일부 구현예에서, 제2 포트는 ATPS 또는 이의 성분을 제2 성분에 투여하기 위해 구성되어 있다.In some embodiments, the device comprises a port for administering ATPS and/or a sample to the device to the device. In some embodiments, the device comprises a first component comprising ATPS and a second component comprising LFA. In some embodiments, the first component and the second component are provided as separate components. In some embodiments, the first component and the second component are joined together by a user. In some embodiments, the first component has a first port connected to the ATPS. In some embodiments, the first component comprises a chamber for ATPS. In some embodiments, the first port is connected to the chamber. In some embodiments, the first port is configured for administering a sample and/or a target analyte to the first component. In some embodiments, the first port is configured for administering ATPS or a component thereof to the first component. In some embodiments, the second port is configured for administering a sample and/or a target analyte to the second component. In some embodiments, the second port is configured for administering ATPS or a component thereof to the second component.

일부 구현예에서, 장치는 다중 챔버를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 성분은 샘플 및/또는 ATPS 용액을 유지시키고 상 분리가 발생하도록 하는제1 챔버를 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 성분은 LFA를 수용하고 상 분리가 일어난 후 표적 분석물의 LFA로의 적용을 촉진시키는 제1 챔버( 검출 챔버)를 포함한다. 일부 구현예에서, 추가의 챔버는 압력차를 사용하거나 진공을 생성시키는 것과 같이 유동을 촉진시키기 위해 첨가될 수 있다. 일부 구현예에서, 장치는 ATPS로부터 표적 분석물을 수집하고, 그들을 기계적 성분을 사용하여 LFA로 수송한다.In some embodiments, the device comprises multiple chambers. In some embodiments, the first component comprises a first chamber that holds the sample and/or ATPS solution and allows phase separation to occur. In some embodiments, the second component comprises a first chamber ( eg, a detection chamber) that receives the LFA and facilitates application of the target analyte to the LFA after phase separation has occurred. In some embodiments, additional chambers may be added to facilitate flow, such as using a pressure differential or creating a vacuum. In some embodiments, the device collects target analytes from ATPS and transports them to the LFA using a mechanical component.

일부 구현예에서, ATPS 및 LFA는 통합되고(ATPS-LFA), 즉 ATPS 성분은 직접 또는 커넥터를 통해 LFA 성분에 결합된다. 특정 구현예에서, ATPS 및 LFA는, 예를 들면, 사용자에 의해 함께 조립되는 별개의 성분으로서 제공되거나, 그들은 단일 통합 유닛으로서 제공된다. 일부 구현예에서, 장치는 ATPS과 LFA 사이의 접속부를 포함한다(: ATPS-LFA 커넥터). ATPS-LFT 커넥터의 예시적이지만 비제한적인 예는 튜브, 포트, 밸브, 깔때기, 게이트, 펌프, 홀, 채널, 필터, 이들의 조합 등을 포함한다. 일부 구현예에서, 통합 장치는 LFA 상에 탈수된 ATPS 성분을 포함한다. 일부 구현예에서, 장치는 단일 포트를 포함하고, 여기서 단일 포트는 ATPS-LFA에 접속되어 있다. 일부 구현예에서, 단일 포트는 샘플 및/또는 표적 분석물을 ATPS-LFA에 투여하기 위해 구성되어 있다. 일부 구현예에서, 단일 포트는 ATPS 또는 이의 성분을 ATPS-LFA에 투여하기 위해 구성되어 있다. 일부 구현예에서, 포트는 튜브, 깔때기, 밸브, 주사기, 빨대, 채널, 플런저, 피스톤, 펌프, 이들의 조합 등으로부터 선택된 구조를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.In some embodiments, ATPS and LFA are integrated (ATPS-LFA), ie, the ATPS component is coupled to the LFA component either directly or via a connector. In certain embodiments, ATPS and LFA are provided as separate components that are assembled together, eg , by the user, or they are provided as a single integrated unit. In some embodiments, the device comprises a connection between the ATPS and the LFA ( eg , an ATPS-LFA connector). Illustrative, but non-limiting examples of ATPS-LFT connectors include tubes, ports, valves, funnels, gates, pumps, holes, channels, filters, combinations thereof, and the like. In some embodiments, the integrated device comprises a dehydrated ATPS component on LFA. In some embodiments, the device comprises a single port, wherein the single port is connected to the ATPS-LFA. In some embodiments, the single port is configured for administering a sample and/or target analyte to the ATPS-LFA. In some embodiments, the single port is configured for administering ATPS or a component thereof to the ATPS-LFA. In some embodiments, ports include, but are not limited to, structures selected from tubes, funnels, valves, syringes, straws, channels, plungers, pistons, pumps, combinations thereof, and the like.

일부 구현예에서, 장치는 LFA 스트립을 포함한다. 일부 구현예에서, 장치는 LFA 스트립을 ATPS에 삽입하기 위해 구성되어 있다. 일부 구현예에서, ATPS 및 LFA는 단일 하우징에 함유된다.In some embodiments, the device comprises an LFA strip. In some embodiments, the device is configured for inserting an LFA strip into ATPS. In some embodiments, ATPS and LFA are contained in a single housing.

일부 구현예에서, 장치는 샘플 및/또는 표적 분석물을 ATPS에 전달하는 작동기를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 장치는 용액을 LFA로 전달하는 작동기를 추가로 포함한다.In some embodiments, the device further comprises an actuator to deliver the sample and/or target analyte to the ATPS. In some embodiments, the device further comprises an actuator to deliver the solution to the LFA.

휴대능portability

일부 구현예에서, 장치는 휴대용 장치이다. 일부 구현에에서, 장치는 중량이 약 100온스 미만, 약 90온스 미만, 약 80온스 미만, 약 70온스 미만, 약 60온스 미만, 약 50온스 미만, 약 40온스 미만, 약 32온스 미만, 약 24온스 미만, 약 16온스 미만, 약 8온스 미만, 약 4온스 미만, 약 2온스 미만 또는 약 1온스 미만이다. 일부 구현예에서, 복수의 장치가 휴대용 용기에 포장된다. 일부 구현예에서, 장치의 최대 길이는 약 1인치, 약 2인치, 약 3인치, 약 4인치, 약 6인치, 약 7인치, 약 8인치, 약 9인치, 약 10인치, 약 12인치, 약 14인치, 약 16인치, 약 18인치, 약 19인치, 약 20인치, 약 24인치, 약 26인치, 약 28인치 또는 약 30인치이다. 일부 구현예에서, 장치는 그것이 편리하게 수송되고/되거나 저장될 수 있도록 전개될 때 이의 비율보다 작은 비율로 접힌다. In some embodiments, the device is a portable device. In some embodiments, the device weighs less than about 100 ounces, less than about 90 ounces, less than about 80 ounces, less than about 70 ounces, less than about 60 ounces, less than about 50 ounces, less than about 40 ounces, less than about 32 ounces, about less than 24 ounces, less than about 16 ounces, less than about 8 ounces, less than about 4 ounces, less than about 2 ounces, or less than about 1 ounce. In some embodiments, a plurality of devices are packaged in a portable container. In some embodiments, the maximum length of the device is about 1 inch, about 2 inches, about 3 inches, about 4 inches, about 6 inches, about 7 inches, about 8 inches, about 9 inches, about 10 inches, about 12 inches, about 14 inches, about 16 inches, about 18 inches, about 19 inches, about 20 inches, about 24 inches, about 26 inches, about 28 inches, or about 30 inches. In some embodiments, the device folds down to a smaller proportion when deployed such that it can be conveniently transported and/or stored.

도 4 피스톤 및 플런저 시스템을 사용하여 ATPS를 LFA와 조합시킬 수 있는 휴대용 장치를 예시한다. 하나의 예시적 구현예에서, 농축 및 검출 챔버는 체크 밸브, 또는 LFA 스트립이 비농축 샘플과 조기에 접촉하지 않음을 보장하는 유사한 메커니즘에 의해 접속된다. 피스톤 및 플런저 시스템은 샘플을 농축 챔버로 유인하기 위해 사용될 수 있다. 농축은 장치로 샘플링하기 전에 샘플을 분석물 추출전 ATPS 용액과 예비혼합함으로써 발생할 수있거나, 농축은 ATPS 용액을 농축 챔버 내부에 액체로서 또는 탈수된 형태로 예비 적재함으로써 장치 내부에서 발생할 수 있다. 상 분리가 발생한 후, 사용자는 농축 챔버로부터 농축된 분석물의 소정 용적을 체크 밸브를 통해검출 챔버로 재유도하기 위하 피스톤/플런저를 사용하여 검출 공정을 개시할 수 있다. 체크 밸브의 위치는 분석물이 존재하는 목적하는 벌크 상(상부 또는 하부 상)의 LFA 스트립으로의 수송을 위해 변형될 수 있다. 4 illustrates a portable device capable of combining ATPS with LFA using a piston and plunger system. In one exemplary embodiment, the concentration and detection chambers are connected by a check valve, or similar mechanism to ensure that the LFA strip does not prematurely contact the non-enriched sample. A piston and plunger system may be used to draw the sample into the concentration chamber. Concentration can occur inside the device by premixing the sample with the ATPS solution prior to analyte extraction prior to sampling into the device, or concentration can occur inside the device by preloading the ATPS solution as a liquid or in dehydrated form inside the concentration chamber. After phase separation has occurred, the user can initiate the detection process using the piston/plunger to re-direct a predetermined volume of the concentrated analyte from the concentration chamber through the check valve to the detection chamber. The position of the check valve can be modified for transport to the LFA strip in the desired bulk phase (upper or lower phase) in which the analyte is present.

도 5 LFA 스트립에 적용하기 위한 상부 벌크 상의 수집을 입증하는 장치 설계를 예시한다. 예시된 구현예에서, ATPS 용액과 예비혼합된 샘플은 장치로 인출된다. 상 분리 후, 사용자는 LFA 시험 스트립(들)이 ATPS의 상부 상에서 농축된 분석물과 접촉되도록 하기 위해 버튼을 누름으로써 검출 단계를 개시할 수 있다. 다양한 구현예에서, ATPS 용액 성분은 장치에 액체 또는 탈수된 형태로서 예비적재 제공될 수 있다. 5 illustrates a device design demonstrating collection on the upper bulk for application to an LFA strip. In the illustrated embodiment, the sample premixed with the ATPS solution is withdrawn into the device. After phase separation, the user can initiate the detection phase by pressing a button to bring the LFA test strip(s) into contact with the analyte concentrated on top of ATPS. In various embodiments, the ATPS solution component may be provided preloaded to the device in liquid or dehydrated form.

도 6 휴대용 카세트 장치의 예시적이지만 비제한적인 예를 제공한다. 샘플 및 ATPS 용액은 먼저 카세트 장치 상의 샘플 웰에 적재될 수 있다. 웰은 샘플을 적재한 후 카세트에 부착될 수 있는 분리 가능한 성분으로서 설계될 수 있다. 상 분리가 발생한 후, 검출 단계는 LFA 시험 스트립 또는 샘플 웰의 기계적 변위에 의해 개시될수 있다. 6 provides an illustrative, but non-limiting example of a portable cassette device. The sample and ATPS solution may first be loaded into the sample wells on the cassette device. Wells can be designed as detachable components that can be attached to the cassette after loading the sample. After phase separation has occurred, the detection step can be initiated by mechanical displacement of the LFA test strips or sample wells.

7 자기 포획 프로브가 휴대용 장치에서 ATPS 및 LFA의 통합을 위해 적용될 수 있는 하나의 구성을 예시한다. 다음에 제시된 장치와 유사하다: 도 4, 예시된 장치는 외부 자석에 의해 수집된 농축된 분석물을 검출 챔버로 수송하기 위해 플런저 및 피스톤 시스템을 사용할 수 있다. 일부 구현예에서, 장치는 전력 공급원(: 전기)을 필요로 하지 않는다. 7 illustrates one configuration in which a magnetic capture probe can be applied for integration of ATPS and LFA in a portable device. Similar to the device presented in FIG. 4 , the illustrated device may use a plunger and piston system to transport the concentrated analyte collected by an external magnet to the detection chamber. In some embodiments, the device does not require a power source ( eg , electricity).

검출 시간detection time

일부 구현예에서, 장치는 검출 시간을 갖는다. 일부 구현예에서, 검출 시간은 상 분리 시간을 포함한다. 일부 구현예에서, 검출 시간은 유동 시간을 포함한다. In some embodiments, the device has a detection time. In some embodiments, the detection time includes a phase separation time. In some embodiments, the detection time comprises a flow time.

일부 구현예에서, 검출 시간(: 장치에 샘플의 적용과 대조군/시험 등에서 표적 분석물의 검출 사이의 시간)은 약 2시간 미만, 약 1.5시간 미만, 약 1시간 미만 또는 약 반시간 미만이다. 일부 구현예에서, 검출 시간은 약 30분 미만, 약 25분 미만, 약 20분 미만, 약 15분 미만, 약 10분 미만 또는 약 5분 미만이다. 일부 구현예에서, 검출 시간은 약 5분 미만, 약 4분 미만, 약 3분 미만, 약 2분 미만 또는 약 1분 미만이다. 일부 구현예에서, 검출 시간은 약 30초 미만, 약 20초 미만 또는 약 10초 미만이다.In some embodiments, the detection time ( eg , the time between application of the sample to the device and detection of the target analyte in a control/test, etc.) is less than about 2 hours, less than about 1.5 hours, less than about 1 hour, or less than about half an hour. In some embodiments, the detection time is less than about 30 minutes, less than about 25 minutes, less than about 20 minutes, less than about 15 minutes, less than about 10 minutes, or less than about 5 minutes. In some embodiments, the detection time is less than about 5 minutes, less than about 4 minutes, less than about 3 minutes, less than about 2 minutes, or less than about 1 minute. In some embodiments, the detection time is less than about 30 seconds, less than about 20 seconds, or less than about 10 seconds.

일부 구현예에서, 상 분리 시간(: 제1/제2 상 용액이 ATPS의 혼합 상 용액으로부터분리되는데 걸리는 시간)은 약 2시간 미만, 약 1.5 시간 미만, 약 1시간 미만 또는 약 0.5시간 미만이다. 일부 구현예에서, 검출 시간은 약 30분 미만, 약 25분 미만, 약 20분 미만, 약 15분 미만, 약 10분 미만 또는 약 5분 미만이다. 일부 구현예에서, 상 분리 시간은 약 5분 미만, 약 4분 미만, 약 3분 미만, 약 2분 미만 또는 약 1분 미만이다. 일부 구현예에서, 상 분리 시간은 약 30초 미만, 약 20초 미만 또는 약 10초 미만이다.In some embodiments, the phase separation time ( eg , the time it takes for the first/second phase solution to separate from the mixed phase solution of ATPS) is less than about 2 hours, less than about 1.5 hours, less than about 1 hour, or less than about 0.5 hours. am. In some embodiments, the detection time is less than about 30 minutes, less than about 25 minutes, less than about 20 minutes, less than about 15 minutes, less than about 10 minutes, or less than about 5 minutes. In some embodiments, the phase separation time is less than about 5 minutes, less than about 4 minutes, less than about 3 minutes, less than about 2 minutes, or less than about 1 minute. In some embodiments, the phase separation time is less than about 30 seconds, less than about 20 seconds, or less than about 10 seconds.

일부 구현예에서, 유동 시간(: 표적 분석물을 함유하는 용액이 샘플 패드로부터 LFA의 시험 라인 및 대조군 라인으로 주행하는데 걸리는 시간)은 약 2시간 미만, 약 1.5시간 미만, 약 1시간 미만 또는 약 0.5시간 미만이다. 일부 구현예에서, 유동 시간은 약 30분 미만, 약 25분 미만, 약 20분 미만, 약 15분 미만, 약 10분미만 또는 약 5분 미만이다. 일부 구현예에서, 검출 시간은 약 5분 미만, 약 4분 미만, 약 3분 미만, 약 2분 미만 또는 약 1분 미만이다. 일부 구현예에서, 유동 시간은 약 30초 미만, 약 20초 미만 또는 약 10초 미만이다.In some embodiments, the flow time ( eg , the time it takes for a solution containing a target analyte to travel from the sample pad to the test line and control line of the LFA) is less than about 2 hours, less than about 1.5 hours, less than about 1 hour, or less than about 0.5 hours. In some embodiments, the flow time is less than about 30 minutes, less than about 25 minutes, less than about 20 minutes, less than about 15 minutes, less than about 10 minutes, or less than about 5 minutes. In some embodiments, the detection time is less than about 5 minutes, less than about 4 minutes, less than about 3 minutes, less than about 2 minutes, or less than about 1 minute. In some embodiments, the flow time is less than about 30 seconds, less than about 20 seconds, or less than about 10 seconds.

검출 한계detection limit

일부 구현예에서, 장치는 검출 한계를 갖고, 여기서 검출 한계는 검출되기 위해 샘플에 존재해야하는 표적 분석물의 최소량이다.In some embodiments, the device has a detection limit, wherein the detection limit is the minimum amount of target analyte that must be present in the sample to be detected.

일부 구현예에서, 샘플 중의 표적 분석물의 최소량은 약 0.01 ng/ml, 약 0.05 ng/ml, 약 0.1 ng/ml, 약 0.15 ng/ml, 약 0.20 ng/ml, 약 0.25 ng/ml, 약 0.3 ng/ml, 약 0.35 ng/ml, 약 0.40 ng/ml, 약 0.45 ng/ml, 약 0.5 ng/ml, 약 0.55 ng/ml, 약 0.60 ng/ml, 약 0.65 ng/ml, 약 0.7 ng/ml, 약 0.75 ng/ml, 약 0.80 ng/ml, 약 0.85 ng/ml, 약 0.9 ng/ml, 약 0.95 ng/ml 또는 약 1 ng/ml이다. 일부 구현예에서, 샘플 중의 표적 분석물의 최소량은 약 1 ng/ml, 약 10 ng/ml, 약 20 ng/ml, 약 30 ng/ml, 약 40 ng/ml, 약 50 ng/ml, 약 60 ng/ml, 약 70 ng/ml, 약 80 ng/ml, 약 90 ng/ml, 약 100 ng/ml, 약 110 ng/ml, 약 120 ng/ml, 약 130 ng/ml, 약 140 ng/ml, 약 150 ng/ml, 약 160 μg/ml, 약 170 ng/ml, 약 180 ng/ml, 약 190 ng/ml, 약 200 ng/ml, 약 250 ng/ml, 약 300 ng/ml, 약 350 ng/ml, 약 400 ng/ml, 약 450 ng/ml, 약 500 ng/ml, 약 550 ng/ml, 약 600 ng/ml, 약 650 ng/ml, 약 700 ng/ml, 약 750 ng/ml, 약 800 ng/ml, 약 850 ng/ml, 약 900 ng/ml, 약 980 ng/ml 또는 약 1000 ng/ml이다.In some embodiments, the minimum amount of target analyte in the sample is about 0.01 ng/ml, about 0.05 ng/ml, about 0.1 ng/ml, about 0.15 ng/ml, about 0.20 ng/ml, about 0.25 ng/ml, about 0.3 ng/ml, about 0.35 ng/ml, about 0.40 ng/ml, about 0.45 ng/ml, about 0.5 ng/ml, about 0.55 ng/ml, about 0.60 ng/ml, about 0.65 ng/ml, about 0.7 ng/ ml, about 0.75 ng/ml, about 0.80 ng/ml, about 0.85 ng/ml, about 0.9 ng/ml, about 0.95 ng/ml, or about 1 ng/ml. In some embodiments, the minimum amount of target analyte in the sample is about 1 ng/ml, about 10 ng/ml, about 20 ng/ml, about 30 ng/ml, about 40 ng/ml, about 50 ng/ml, about 60 ng/ml, about 70 ng/ml, about 80 ng/ml, about 90 ng/ml, about 100 ng/ml, about 110 ng/ml, about 120 ng/ml, about 130 ng/ml, about 140 ng/ml ml, about 150 ng/ml, about 160 μg/ml, about 170 ng/ml, about 180 ng/ml, about 190 ng/ml, about 200 ng/ml, about 250 ng/ml, about 300 ng/ml, About 350 ng/ml, about 400 ng/ml, about 450 ng/ml, about 500 ng/ml, about 550 ng/ml, about 600 ng/ml, about 650 ng/ml, about 700 ng/ml, about 750 ng/ml, about 800 ng/ml, about 850 ng/ml, about 900 ng/ml, about 980 ng/ml or about 1000 ng/ml.

일부 구현예에서, 분석물의 최소량은 약 1 μg/ml, 약 2 μg/ml, 약 3 μg/ml, 약 4 μg/ml, 약 5 μg/ml, 약 6 μg/ml, 약 7 μg/ml, 약 8 μg/ml, 약 9 μg/ml, 약 10 μg/ml, 약 11 μg/ml, 약 12 μg/ml, 약 13 μg/ml, 약 14 μg/ml, 약 15 μg/ml, 약 16 μg/ml, 약 17 μg/ml, 약 18 μg/ml, 약 19 μg/ml 또는 약 20 μg/ml이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물의 최소량은 약 10 μg/ml, 약 20 μg/ml, 약 30 μg/ml, 약 40 μg/ml, 약 50 μg/ml, 약 60 μg/ml, 약 70 μg/ml, 약 80 μg/ml, 약 90 μg/ml 또는 약 100 μg/ml이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물의 최소량은 약 10 μg/ml이다.In some embodiments, the minimum amount of analyte is about 1 μg/ml, about 2 μg/ml, about 3 μg/ml, about 4 μg/ml, about 5 μg/ml, about 6 μg/ml, about 7 μg/ml , about 8 μg/ml, about 9 μg/ml, about 10 μg/ml, about 11 μg/ml, about 12 μg/ml, about 13 μg/ml, about 14 μg/ml, about 15 μg/ml, about 16 μg/ml, about 17 μg/ml, about 18 μg/ml, about 19 μg/ml or about 20 μg/ml. In some embodiments, the minimum amount of target analyte is about 10 μg/ml, about 20 μg/ml, about 30 μg/ml, about 40 μg/ml, about 50 μg/ml, about 60 μg/ml, about 70 μg/ml ml, about 80 μg/ml, about 90 μg/ml or about 100 μg/ml. In some embodiments, the minimum amount of target analyte is about 10 μg/ml.

일부 구현예에서, 표적 분석물의 최소량은 1조당 약 1부, 1조당 약 10부 또는 1조당 약 100부이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물의 최소량은 10억당 약 1부, 10억당 약 10부, 10억당 약 100부, 10억당 약 1000부, 10억당 약 10,000부 또는 10억당 약 100,000부이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물의 최소량은 천당 약 1부, 천당 약 10부 또는 천당 약 100부이다. In some embodiments, the minimum amount of target analyte is about 1 part per trillion, about 10 parts per trillion, or about 100 parts per trillion. In some embodiments, the minimum amount of target analyte is about 1 part per billion, about 10 parts per billion, about 100 parts per billion, about 1000 parts per billion, about 10,000 parts per billion, or about 100,000 parts per billion. In some embodiments, the minimum amount of target analyte is about 1 part per thousand, about 10 parts per thousand, or about 100 parts per thousand.

일부 구현예에서, 표적 분석물은 세포 상에 존재하거나 세포로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 샘플은 표적 분석물이 검출되는 세포 상에 존재하거나 세포로부터 유래되기 위해 세포의 최소 농도를 갖는다. 일부 구현예에서, 세포의 최소 농도는 샘플 1ml당 약 1 세포, 샘플 1ml당 약 10 세포, 샘플 1ml당 약 20 세포, 샘플 1ml당 약 30 세포, 샘플 1ml당 약 40 세포, 샘플 1ml당 약 50 세포, 샘플 1ml당 약 60 세포, 샘플 1ml당 약 70 세포, 샘플 1ml당 약 80 세포, 샘플 1ml당 약 90 세포 또는 샘플 1ml당 약 100 세포이다. In some embodiments, the target analyte is present on or derived from a cell. In some embodiments, the sample has a minimal concentration of cells to be present on or derived from the cell in which the target analyte is detected. In some embodiments, the minimum concentration of cells is about 1 cell/ml sample, about 10 cells/ml sample, about 20 cells/ml sample, about 30 cells/ml sample, about 40 cells/ml sample, about 50 cells/ml sample. cells, about 60 cells per ml of sample, about 70 cells per ml of sample, about 80 cells per ml of sample, about 90 cells per ml of sample or about 100 cells per ml of sample.

일부 구현예에서, 세포의 최소 농도는 약 1x100 세포/mL, 약 1x101 세포/mL, 약 1x102 세포/mL, 약 1x103 세포/mL, 약 1x104 세포/mL, 약 1x105 세포/mL, 약 1x106 세포/mL, 약 1x107 세포/mL, 약 1x108 세포/mL 또는 약 1x109 세포/mL이다. 일부 구현예에서, 세포의 최소 농도는 약 1x106 세포/mL이다.In some embodiments, the minimum concentration of cells is about 1x10 0 cells/mL, about 1x10 1 cells/mL, about 1x10 2 cells/mL, about 1x10 3 cells/mL, about 1x10 4 cells/mL, about 1x10 5 cells/mL mL, about 1× 10 6 cells/mL, about 1× 10 7 cells/mL, about 1× 10 8 cells/mL, or about 1× 10 9 cells/mL. In some embodiments, the minimum concentration of cells is about 1× 10 6 cells/mL.

일부 구현예에서, 표적 분석물은 바이러스 입자이고, 바이러스 상에 존재하거나 바이러스로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 샘플은 표적 분석물이 검출되는 바이러스 상에 존재하거나 바이러스로부터 유래되도록 바이러스 입자의 최소 농도를 갖는다. 일부 구현예에서, 샘플 중 바이러스 입자의 최소 농도는 약 1x100 pfu/mL, 약 1x101 pfu/mL, 약 1x102 pfu/mL, 약 1x103 pfu/mL, 약 1x104 pfu/mL, 약 1x105 pfu/mL, 약 1x106 pfu/mL, 약 1x107 pfu/mL, 약 1x108 pfu/mL, 약 1x109 pfu/mL, 약 1x1010 pfu/mL, 약 1x1011 pfu/mL 또는 약 1x1012 pfu/mL이다. In some embodiments, the target analyte is a viral particle and is present on or derived from a virus. In some embodiments, the sample has a minimal concentration of viral particles such that the target analyte is present on or derived from the virus being detected. In some embodiments, the minimum concentration of viral particles in the sample is about 1x10 0 pfu/mL, about 1x10 1 pfu/mL, about 1x10 2 pfu/mL, about 1x10 3 pfu/mL, about 1x10 4 pfu/mL, about 1x10 5 pfu/mL, about 1x10 6 pfu/mL, about 1x10 7 pfu/mL, about 1x10 8 pfu/mL, about 1x10 9 pfu/mL, about 1x10 10 pfu/mL, about 1x10 11 pfu/mL, or about 1x10 12 pfu/mL.

일부 구현예에서, 샘플 중 바이러스 입자의 최소 농도는 약 1x106 pfu/mL, 2x106 pfu/mL, 3x106 pfu/mL, 4x106 pfu/mL, 5x106 pfu/mL, 6x106 pfu/mL, 7x106 pfu/mL, 8x106 pfu/mL, 9x106 pfu/mL, 약 1x107 pfu/mL, 약 2x107 pfu/mL, 약 3x107 pfu/mL, 약 4x107 pfu/mL, 약 5x107 pfu/mL, 약 6x107 pfu/mL, 약 7x107 pfu/mL, 약 8x107 pfu/mL, 약 9x107 pfu/mL, 약 1x108 pfu/mL, 약 2x108 pfu/mL, 약 3x108 pfu/mL, 약 4x108 pfu/mL, 약 5x108 pfu/mL, 약 6x108 pfu/mL, 약 7x108 pfu/mL, 약 8x108 pfu/mL, 약 9x108 pfu/mL, 약 1x109 pfu/mL, 약 2x109 pfu/mL, 약 3x109 pfu/mL, 약 4x109 pfu/mL, 약 5x109 pfu/mL, 약 6x109 pfu/mL, 약 7x109 pfu/mL, 약 8x109 pfu/mL, 약 9x109 pfu/mL, 약 1x1010 pfu/mL, 약 2x1010 pfu/mL, 약 3x1010 pfu/mL, 약 4x1010 pfu/mL, 약 5x1010 pfu/mL, 약 6x1010 pfu/mL, 약 7x1010 pfu/mL, 약 8x1010 pfu/mL, 약 9x1010 pfu/mL 또는 약 1x1011 pfu/mL이다. 일부 구현예에서, 샘플 중 바이러스 입자의 최소 농도는 약 1x107 pfu/mL이다. 일부 구현예에서, 샘플 중 바이러스 입자의 최소 농도는 약 1x108 pfu/mL이다. 일부 구현예에서, 샘플 중 바이러스 입자의 최소 농도는 약 1x109 pfu/mL이다.In some embodiments, the minimum concentration of viral particles in the sample is about 1x10 6 pfu/mL, 2x10 6 pfu/mL, 3x10 6 pfu/mL, 4x10 6 pfu/mL, 5x10 6 pfu/mL, 6x10 6 pfu/mL, 7x10 6 pfu/mL, 8x10 6 pfu/mL, 9x10 6 pfu/mL, about 1x10 7 pfu/mL, about 2x10 7 pfu/mL, about 3x10 7 pfu/mL, about 4x10 7 pfu/mL, about 5x10 7 pfu /mL, about 6x10 7 pfu/mL, about 7x10 7 pfu/mL, about 8x10 7 pfu/mL, about 9x10 7 pfu/mL, about 1x10 8 pfu/mL, about 2x10 8 pfu/mL, about 3x10 8 pfu/mL mL, about 4x10 8 pfu/mL, about 5x10 8 pfu/mL, about 6x10 8 pfu/mL, about 7x10 8 pfu/mL, about 8x10 8 pfu/mL, about 9x10 8 pfu/mL, about 1x10 9 pfu/mL , about 2x10 9 pfu/mL, about 3x10 9 pfu/mL, about 4x10 9 pfu/mL, about 5x10 9 pfu/mL, about 6x10 9 pfu/mL, about 7x10 9 pfu/mL, about 8x10 9 pfu/mL, About 9x10 9 pfu/mL, about 1x10 10 pfu/mL, about 2x10 10 pfu/mL, about 3x10 10 pfu/mL, about 4x10 10 pfu/mL, about 5x10 10 pfu/mL, about 6x10 10 pfu/mL, about 7×10 10 pfu/mL, about 8× 10 10 pfu/mL, about 9×10 10 pfu/mL or about 1× 10 11 pfu/mL. In some embodiments, the minimum concentration of viral particles in a sample is about 1× 10 7 pfu/mL. In some embodiments, the minimum concentration of viral particles in a sample is about 1× 10 8 pfu/mL. In some embodiments, the minimum concentration of viral particles in a sample is about 1× 10 9 pfu/mL.

온도temperature

일부 구현예에서, 물론 온도는 장치 재료의 연소/용해/인화점 이하 및 장치의 성분이 휘발하고 승화하거나 파괴되는 온도 이하 및 검정을 수행할 때 장치의 성분의 어는점 이상이어야 하지만, 장치는 장치 주변의 온도와 무관하게 작동한다. 일부 구현예에서, 장치는 실온에서 작동한다. 일부 구현예에서, 장치는 약 -50℃ 내지 약 60 ℃의 온도에서 작동한다. 일부 구현예에서, 장치는 약 -10℃ 내지 약 45℃의 온도에서 작동한다. 일부 구현예에서, 장치는 약 10℃ 내지 약 30℃의 온도에서 작동한다.In some embodiments, of course the temperature must be below the combustion/melting/flash point of the device material and below the temperature at which the components of the device volatilize and sublimate or break down and above the freezing point of the components of the device when performing the assay, but Works regardless of temperature. In some embodiments, the device operates at room temperature. In some embodiments, the device operates at a temperature between about -50°C and about 60°C. In some embodiments, the device operates at a temperature between about -10°C and about 45°C. In some embodiments, the device operates at a temperature between about 10°C and about 30°C.

수성 2-상 시스템aqueous two-phase system ( ( ATPS)ATPS)

특정 구현예에서, 장치는 본원에 제공된 이러한 장치를 사용하는 수성 2-상 시스템(ATPS) 방법 및 검정을 지지하기 위해 구성되어 있다. 일부 구현예에서, ATPS는 상 용액을 포함한다. 용어 “상 용액”은 일반적으로 ATPS의 제1 상 용액 또는 제2 상 용액을 의미한다. 일부 구현예에서, 상 용액은 혼합 용액(예를 들면, 제1/제2 상 용액 포함)으로 존재한다. 일부 구현예에서, 상 용액은 그것이 ATPS의 혼합 용액으로부터 분할된 후 제1/제2 상 용액이다. 일부 구현예에서, 상 용액은 그것이 LFA에서 혼합 용액으로부터 분할된 후 제1/제2 상 용액이다. 이는 혼합 상태(예를 들면, 제1 상 용액 포함)로 존재하는 동안 제2 상 용액을 의미할 수 있다. 일부 구현예에서, 상 용액은 LFA 중의 리딩 유체이다. 일부 구현예에서, 상 용액은 LFA 중의 지체 유체이다.In certain embodiments, the device is configured to support aqueous two-phase system (ATPS) methods and assays using such devices provided herein. In some embodiments, ATPS comprises a phase solution. The term “phase solution” generally refers to a first phase solution or a second phase solution of ATPS. In some embodiments, a phase solution is present as a mixed solution ( eg, including a first/second phase solution). In some embodiments, the phase solution is the first/second phase solution after it has been resolved from the mixed solution of ATPS. In some embodiments, the phase solution is the first/second phase solution after it has been resolved from the mixed solution in LFA. This may refer to a second phase solution while it is in a mixed state ( eg, including a first phase solution). In some embodiments, the phase solution is a reading fluid in LFA. In some embodiments, the phase solution is a retention fluid in LFA.

일부 구현예에서, ATPS는 초기에 혼합된 두 개의 수용액, 제1 상 용액 및 제2 상 용액(: 혼합 상 용액)을 포함한다. 일부 구현예에서, 혼합 상 용액은 균질한 용액이다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액 및 제2 상 용액은 비혼화성이다. 일부 구현예에서, 비혼화성은 온도의 변화 및/또는 염과 같은 상이한 성분의 농도의 변화에 의해구동된다. 일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 미셀, 염 및/또는 중합체와 같은 성분을 포함한다. 일부 구현예에서, ATPS와 접촉된 표적 분석물은 이의 물리적 및 화학적 특성, 예를 들면, 크기, 형상, 소수성 및 전하에 기초하여 제2 상 용액에 비해 제1 상 용액으로 우선적으로 분배되고 분할되고/되거나 농축되거나, 또는 반대이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물(: 포유동물 세포, 세균 또는 바이러스의 성분)은 주로 (또는 극도로) ATPS의 제1 또는 제2 상 용액으로 분할되고, 따라서 ATPS에서 농축된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 제1 상 용액과 제2 상 용액 사이의 용적비를 조정함으로써 농축된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 분석물이 분할되는 상의 용적을 감소시킴으로써 농축된다. 예로써, 일부 구현예에서, 표적 분석물은, 분석물이 극도로 분할되는 상의 용적이 총 용적의 1/10이기 때문에, 예를 들면, 제1 상 용액 대 제2 상 용액의 1:9 용적비를 사용함으로써 제1 상 용액에서 10배까지 농축된다. In some embodiments, ATPS comprises two aqueous solutions that are initially mixed, a first phase solution and a second phase solution ( eg , a mixed phase solution). In some embodiments, the mixed phase solution is a homogeneous solution. In some embodiments, the first phase solution and the second phase solution are immiscible. In some embodiments, immiscibility is driven by a change in temperature and/or a change in the concentration of different components, such as salts. In some embodiments, the first/second phase solutions include components such as micelles, salts and/or polymers. In some embodiments, the target analyte contacted with ATPS is preferentially partitioned and partitioned into the first phase solution over the second phase solution based on its physical and chemical properties, such as size, shape, hydrophobicity and charge, and / or concentrated, or vice versa. In some embodiments, a target analyte ( eg , a component of a mammalian cell, bacterium, or virus) is primarily (or extremely) partitioned into a first or second phase solution of ATPS, and thus concentrated in ATPS. In some embodiments, the target analyte is concentrated by adjusting the volume ratio between the first phase solution and the second phase solution. In some embodiments, the target analyte is enriched by reducing the volume of the phase into which the analyte is resolved. For example, in some embodiments, the target analyte has a 1:9 volume ratio of the first phase solution to the second phase solution, e.g. , because the volume of the phase into which the analyte is extremely divided is 1/10 of the total volume. Concentrate up to 10 times in the first phase solution by using

일부 구현예에서, 다른 농도는 다른 비를 사용함으로써 수득된다. 따라서, 일부 구현예에서, 제1 상 용액 대 제2 상 용액의 비는 약 1:1, 약 1:2, 약 1:3, 약 1:4, 약 1:5, 약 1:6, 약 1:7, 약 1:8, 약 1:9 및 약 1:10의 비로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액 대 제2 상 용액의 비는 약 1:20, 약 1:30, 약 1:40, 약 1:50, 약 1:60, 약 1:70, 약 1:80, 약 1:90 및 약 1:100의 비로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액 대 제2 상 용액의 비는 약 1:200, 약 1:300, 약 1:400, 약 1:500, 약 1:600, 약 1:700, 약 1:800, 약 1:900 및 약 1:1000의 비로부터 선택된다.In some embodiments, different concentrations are obtained by using different ratios. Thus, in some embodiments, the ratio of the first phase solution to the second phase solution is about 1:1, about 1:2, about 1:3, about 1:4, about 1:5, about 1:6, about 1:7, about 1:8, about 1:9 and about 1:10. In some embodiments, the ratio of the first phase solution to the second phase solution is about 1:20, about 1:30, about 1:40, about 1:50, about 1:60, about 1:70, about 1: 80, about 1:90 and about 1:100. In some embodiments, the ratio of the first phase solution to the second phase solution is about 1:200, about 1:300, about 1:400, about 1:500, about 1:600, about 1:700, about 1: 800, about 1:900 and about 1:1000.

일부 구현예에서, 제2 상 용액 대 제1 상 용액의 비는 약 1:1, 약 1:2, 약 1:3, 약 1:4, 약 1:5, 약 1:6, 약 1:7, 약 1:8, 약 1:9 및 약 1:10의 비로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액 대 제1 상 용액의 비는 약 1:20, 약 1:30, 약 1:40, 약 1:50, 약 1:60, 약 1:70, 약 1:80, 약 1:90 및 약 1:100의 비로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액 대 제1 상 용액의 비는 약 1:200, 약 1:300, 약 1:400, 약 1:500, 약 1:600, 약 1:700, 약 1:800, 약 1:900 및 약 1:1000의 비로부터 선택된다.In some embodiments, the ratio of the second phase solution to the first phase solution is about 1:1, about 1:2, about 1:3, about 1:4, about 1:5, about 1:6, about 1: 7, about 1:8, about 1:9 and about 1:10. In some embodiments, the ratio of the second phase solution to the first phase solution is about 1:20, about 1:30, about 1:40, about 1:50, about 1:60, about 1:70, about 1: 80, about 1:90 and about 1:100. In some embodiments, the ratio of the second phase solution to the first phase solution is about 1:200, about 1:300, about 1:400, about 1:500, about 1:600, about 1:700, about 1: 800, about 1:900 and about 1:1000.

일부 구현예에서, 분석물은 제1 상 용액과 제2 상 용액 사이에 실질적으로 균일하게 분할되어 분석물의 농축을 방지한다. 이러한 시스템에서, 표적 분석물의 농축은 추가의 성분, 예를 들면, 표적 분석물을 포획하는 프로브를 도입함으로써 달성되고, 여기서 프로브는 하나의 상으로 주로 분할되어 농축을 가능하게 하는 표적 분석물의 분할 거동을 향상시킨다. 일부 구현예에서, 농축된 분석물을 함유하는 제1/제2 상 용액을 수집하고, LFA에 적용한다. 이러한 추가의 성분의 사용은 실질적으로 균일한 분할 시스템에 제한되지 않는다. 심지어 분석물이 주로 하나의 상으로 분할되는 경우, 일부 구현예에서, 이러한 분할은 상기한 바와 같은 추가의 성분(: 프로브)을 사용함으로써 향상되는 것으로 이해된다.In some embodiments, the analyte is partitioned substantially uniformly between the first phase solution and the second phase solution to prevent concentration of the analyte. In such systems, enrichment of the target analyte is achieved by introducing an additional component, eg, a probe that captures the target analyte, wherein the probe is partitioned primarily into one phase to allow for the cleavage behavior of the target analyte to enable enrichment. to improve In some embodiments, the first/second phase solutions containing the concentrated analyte are collected and subjected to LFA. The use of these additional components is not limited to a substantially uniform partitioning system. Even where the analyte is primarily partitioned into one phase, it is understood that, in some embodiments, this partitioning is enhanced by the use of additional components ( eg probes) as described above.

일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 미셀 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 미셀 용액은 비이온성 계면활성제를 포함한다. 일부 구현예에서, 미셀 용액은 세제를 포함한다. 일부 구현예에서, 미셀 용액은 트리톤-X을 포함한다. 일부 구현예에서, 미셀 용액은 비제한적인 예로써 Igepal CA-630 및 Nonidet P-40와 같은 트리톤-X와 유사한 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 미셀 용액은 본질적으로 트리톤-X로 이루어진다.In some embodiments, the first/second phase solution comprises a micellar solution. In some embodiments, the micellar solution comprises a nonionic surfactant. In some embodiments, the micellar solution comprises a detergent. In some embodiments, the micellar solution comprises Triton-X. In some embodiments, the micellar solution comprises a Triton-X-like polymer such as, but not limited to, Igepal CA-630 and Nonidet P-40. In some embodiments, the micellar solution consists essentially of Triton-X.

일부 구현예에서, 미셀 용액은 약 0.01센티포아즈 내지 약 5000센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 4500센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 4000센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 3500센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 3000센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 2500센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 2000센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 1500센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 1000센티포아즈 또는 약 0.01센티포아즈 내지 약 500센티포아즈의 점도(실온에서, 약 25℃)를 갖는다. 일부 구현예에서, 미셀 용액은 약 0.01센티포아즈 내지 약 450센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 400센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 350센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 300센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 250센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 200센티포아즈, 약 0.01센티포아즈 내지 약 150센티포아즈 또는 약 0.01센티포아즈 내지 약 100센티포아즈의 점도(실온에서, 약 25℃)를 갖는다. In some embodiments, the micellar solution is from about 0.01 centipoise to about 5000 centipoise, from about 0.01 centipoise to about 4500 centipoise, from about 0.01 centipoise to about 4000 centipoise, from about 0.01 centipoise to about 3500 centipoise, about 0.01 centipoise to about 3000 centipoise, about 0.01 centipoise to about 2500 centipoise, about 0.01 centipoise to about 2000 centipoise, about 0.01 centipoise to about 1500 It has a viscosity (at room temperature, about 25° C.) of centipoise, about 0.01 centipoise to about 1000 centipoise, or about 0.01 centipoise to about 500 centipoise. In some embodiments, the micellar solution is from about 0.01 centipoise to about 450 centipoise, from about 0.01 centipoise to about 400 centipoise, from about 0.01 centipoise to about 350 centipoise, from about 0.01 centipoise to about 300 centipoise, about 0.01 centipoise to about 250 centipoise, about 0.01 centipoise to about 200 centipoise, about 0.01 centipoise to about 150 centipoise, or about 0.01 centipoise to about 100 It has a viscosity of centipoise (at room temperature, about 25° C.).

일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 중합체(: 중합체 용액)를 포함한다. 특정 구현예에서, 중합체는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)이다. 다양한 구현예에서, PEG는 1000 내지 100,000의 분자량을 가질 수 있다. 특정 구현예에서, PEG는 PEG-4600, PEG-8000 및 PEG-20,000, PEG로부터 선택된다. 특정 구현예에서, 중합체는 폴리프로필렌 글리콜(PPG)이다. 다양한 구현예에서, PPG는 100 내지 10,000의 분자량을 가질 수 있다. 특정 구현예에서, PPG는 PPG 425로부터 선택된다. 특정 구현예에서, 중합체는 덱스트란이다. 다양한 구현예에서, 덱스트란은 1000 내지 1,000,000의 분자량을 가질 수 있다. 특정 구현예에서, 덱스트란은 덱스트란 6000, 덱스트란 9000, 덱스트란-35,000 및 덱스트란-200,000으로부터 선택된다. In some embodiments, the first/second phase solution comprises a polymer ( eg , a polymer solution). In certain embodiments, the polymer is polyethylene glycol (PEG). In various embodiments, the PEG may have a molecular weight between 1000 and 100,000. In certain embodiments, the PEG is selected from PEG-4600, PEG-8000 and PEG-20,000, PEG. In certain embodiments, the polymer is polypropylene glycol (PPG). In various embodiments, the PPG may have a molecular weight between 100 and 10,000. In certain embodiments, the PPG is selected from PPG 425. In certain embodiments, the polymer is dextran. In various embodiments, the dextran can have a molecular weight between 1000 and 1,000,000. In certain embodiments, the dextran is selected from dextran 6000, dextran 9000, dextran-35,000 and dextran-200,000.

일부 구현예에서, 중합체 용액은 약 0.01% w/w, 약 0.05% w/w, 약 0.1% w/w, 약 0.15% w/w, 약 0.2% w/w, 약 0.25% w/w, 약 0.3% w/w, 약 0.35% w/w, 약 0.4% w/w, 약 0.45% w/w, 약 0.5% w/w, 약 0.55% w/w, 약 0.6% w/w, 약 0.65% w/w, 약 0.7% w/w, 약 0.75% w/w, 약 0.8% w/w, 약 0.85% w/w, 약 0.9% w/w, 약 0.95% w/w 또는 약 1% w/w인 중합체 용액으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 중합체 용액은 약 1% w/w, 약 2% w/w, 약 3% w/w, 약 4% w/w, 약 5% w/w, 약 6% w/w, 약 7% w/w, 약 8% w/w, 약 9% w/w, 약 10% w/w, 약 11% w/w, 약 12% w/w, 약 13% w/w, 약 14% w/w, 약 15% w/w, 약 16% w/w, 약 17% w/w, 약 18% w/w, 약 19% w/w, 약 20% w/w, 약 21% w/w, 약 22% w/w, 약 23% w/w, 약 24% w/w, 약 25% w/w, 약 26% w/w, 약 27% w/w, 약 28% w/w, 약 29% w/w, 약 30% w/w, 약 31% w/w, 약 32% w/w, 약 33% w/w, 약 34% w/w, 약 35% w/w, 약 36% w/w, 약 37% w/w, 약 38% w/w, 약 39% w/w, 약 40% w/w, 약 41% w/w, 약 42% w/w, 약 43% w/w, 약 44% w/w, 약 45% w/w, 약 46% w/w, 약 47% w/w, 약 48% w/w, 약 49% w/w 및 약 50% w/w인 중합체 용액으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 중합체 용액은 약 10% w/w, 약 20% w/w, 약 30% w/w, 약 40% w/w, 약 50% w/w, 약 60% w/w, 약 70% w/w, 약 80% w/w 또는 약 90% w/w인 중합체 용액으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 중합체 용액은 약 10% w/w 내지 약 80% w/w인 중합체 용액으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 중합체 용액은 약 10% w/w 내지 약 25% w/w인 중합체 용액으로부터 선택된다.In some embodiments, the polymer solution comprises about 0.01% w/w, about 0.05% w/w, about 0.1% w/w, about 0.15% w/w, about 0.2% w/w, about 0.25% w/w, about 0.3% w/w, about 0.35% w/w, about 0.4% w/w, about 0.45% w/w, about 0.5% w/w, about 0.55% w/w, about 0.6% w/w, about 0.65% w/w, about 0.7% w/w, about 0.75% w/w, about 0.8% w/w, about 0.85% w/w, about 0.9% w/w, about 0.95% w/w, or about 1 % w/w polymer solutions. In some embodiments, the polymer solution comprises about 1% w/w, about 2% w/w, about 3% w/w, about 4% w/w, about 5% w/w, about 6% w/w, about 7% w/w, about 8% w/w, about 9% w/w, about 10% w/w, about 11% w/w, about 12% w/w, about 13% w/w, about 14% w/w, about 15% w/w, about 16% w/w, about 17% w/w, about 18% w/w, about 19% w/w, about 20% w/w, about 21 % w/w, about 22% w/w, about 23% w/w, about 24% w/w, about 25% w/w, about 26% w/w, about 27% w/w, about 28% w/w, about 29% w/w, about 30% w/w, about 31% w/w, about 32% w/w, about 33% w/w, about 34% w/w, about 35% w /w, about 36% w/w, about 37% w/w, about 38% w/w, about 39% w/w, about 40% w/w, about 41% w/w, about 42% w/w w, about 43% w/w, about 44% w/w, about 45% w/w, about 46% w/w, about 47% w/w, about 48% w/w, about 49% w/w and about 50% w/w of a polymer solution. In some embodiments, the polymer solution comprises about 10% w/w, about 20% w/w, about 30% w/w, about 40% w/w, about 50% w/w, about 60% w/w, about 70% w/w, about 80% w/w or about 90% w/w of a polymer solution. In some embodiments, the polymer solution is selected from about 10% w/w to about 80% w/w polymer solution. In some embodiments, the polymer solution is selected from about 10% w/w to about 25% w/w polymer solution.

일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 염을 포함한다(예를 들면, 제1/제2 상 용액은 염 용액이다). 일부 구현예에서, 표적 분석물 및/또는 프로브-분석물 복합체는 염 용액으로 분할된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물 및/또는 프로브-분석물 복합체는 염 용액으로 분할되고, 여기서 염용액은 코스모트로픽 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 표적 분석물 및/또는 프로브-분석물 복합체는 염 용액으로 분할되고, 여기서 염용액은 카오트로픽 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 염은 마그네슘 염, 리튬 염, 나트륨 염, 칼륨 염, 세슘 염, 아연 염 및 알루미늄염으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 염은 브로마이드 염, 요오디드 염, 플루오라이드 염, 카보네이트 염, 설페이트 염, 시트레이트 염, 카복실레이트 염, 보레이트 염 및 포스페이트 염으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 염은 인산칼륨이다. 일부 구현예에서, 염은 황산알루미늄이다.In some embodiments, the first/second phase solution comprises a salt ( eg , the first/second phase solution is a salt solution). In some embodiments, the target analyte and/or probe-analyte complex is resolved into a salt solution. In some embodiments, the target analyte and/or probe-analyte complex is resolved into a salt solution, wherein the salt solution comprises a cosmotropic salt. In some embodiments, the target analyte and/or probe-analyte complex is resolved into a salt solution, wherein the salt solution comprises a chaotropic salt. In some embodiments, the salt is selected from a magnesium salt, a lithium salt, a sodium salt, a potassium salt, a cesium salt, a zinc salt and an aluminum salt. In some embodiments, the salt is selected from a bromide salt, an iodide salt, a fluoride salt, a carbonate salt, a sulfate salt, a citrate salt, a carboxylate salt, a borate salt, and a phosphate salt. In some embodiments, the salt is potassium phosphate. In some embodiments, the salt is aluminum sulfate.

일부 구현예에서, 염 용액은 약 0.01% w/w, 약 0.05% w/w, 약 0.1% w/w, 약 0.15% w/w, 약 0.2% w/w, 약 0.25% w/w, 약 0.3% w/w, 약 0.35% w/w, 약 0.4% w/w, 약 0.45% w/w, 약 0.5% w/w, 약 0.55% w/w, 약 0.6% w/w, 약 0.65% w/w, 약 0.7% w/w, 약 0.75% w/w, 약 0.8% w/w, 약 0.85% w/w, 약 0.9% w/w, 약 0.95% w/w 또는 약 1% w/w인 염 용액으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 염 용액은 약 1% w/w, 약 2% w/w, 약 3% w/w, 약 4% w/w, 약 5% w/w, 약 6% w/w, 약 7% w/w, 약 8% w/w, 약 9% w/w, 약 10% w/w, 약 11% w/w, 약 12% w/w, 약 13% w/w, 약 14% w/w, 약 15% w/w, 약 16% w/w, 약 17% w/w, 약 18% w/w, 약 19% w/w, 약 20% w/w, 약 21% w/w, 약 22% w/w, 약 23% w/w, 약 24% w/w, 약 25% w/w, 약 26% w/w, 약 27% w/w, 약 28% w/w, 약 29% w/w, 약 30% w/w, 약 31% w/w, 약 32% w/w, 약 33% w/w, 약 34% w/w, 약 35% w/w, 약 36% w/w, 약 37% w/w, 약 38% w/w, 약 39% w/w, 약 40% w/w, 약 41% w/w, 약 42% w/w, 약 43% w/w, 약 44% w/w, 약 45% w/w, 약 46% w/w, 약 47% w/w, 약 48% w/w, 약 49% w/w 및 약 50% w/w인 염 용액으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 염 용액은 약 0.1% w/w to 약 10%인 염 용액으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 염 용액은 약 1% w/w to 약 10%인 염 용액으로부터 선택된다.In some embodiments, the salt solution comprises about 0.01% w/w, about 0.05% w/w, about 0.1% w/w, about 0.15% w/w, about 0.2% w/w, about 0.25% w/w, about 0.3% w/w, about 0.35% w/w, about 0.4% w/w, about 0.45% w/w, about 0.5% w/w, about 0.55% w/w, about 0.6% w/w, about 0.65% w/w, about 0.7% w/w, about 0.75% w/w, about 0.8% w/w, about 0.85% w/w, about 0.9% w/w, about 0.95% w/w, or about 1 % w/w salt solutions. In some embodiments, the salt solution comprises about 1% w/w, about 2% w/w, about 3% w/w, about 4% w/w, about 5% w/w, about 6% w/w, about 7% w/w, about 8% w/w, about 9% w/w, about 10% w/w, about 11% w/w, about 12% w/w, about 13% w/w, about 14% w/w, about 15% w/w, about 16% w/w, about 17% w/w, about 18% w/w, about 19% w/w, about 20% w/w, about 21 % w/w, about 22% w/w, about 23% w/w, about 24% w/w, about 25% w/w, about 26% w/w, about 27% w/w, about 28% w/w, about 29% w/w, about 30% w/w, about 31% w/w, about 32% w/w, about 33% w/w, about 34% w/w, about 35% w /w, about 36% w/w, about 37% w/w, about 38% w/w, about 39% w/w, about 40% w/w, about 41% w/w, about 42% w/w w, about 43% w/w, about 44% w/w, about 45% w/w, about 46% w/w, about 47% w/w, about 48% w/w, about 49% w/w and about 50% w/w of a salt solution. In some embodiments, the salt solution is selected from about 0.1% w/w to about 10% salt solution. In some embodiments, the salt solution is selected from about 1% w/w to about 10% salt solution.

일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 물과 비혼화성인 용매를 포함한다. 일부 구현예에서, 용매는 비극성 유기 용매를 포함한다. 일부 구현예에서, 용매는 오일을 포함한다. 일부 구현예에서, 용매는 펜탄, 사이클로펜탄, 벤젠, 1,4-디옥산, 디에틸 에테르, 디클로로메탄, 클로로포름, 톨루엔 및 헥산으로부터 선택된다.In some embodiments, the first/second phase solutions comprise a solvent that is immiscible with water. In some embodiments, the solvent comprises a non-polar organic solvent. In some embodiments, the solvent comprises an oil. In some embodiments, the solvent is selected from pentane, cyclopentane, benzene, 1,4-dioxane, diethyl ether, dichloromethane, chloroform, toluene and hexane.

일부 구현예에서, 제1 상 용액은 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액은 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액은 미셀 용액을 포함하고, 제1 상 용액은 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액은 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액은 미셀 용액을 포함하고, 제1 상 용액은 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 미셀 용액은 트리톤-X 용액이다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 제1 중합체를 포함하고, 제2 상 용액은 제2 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1/제2 중합체는 폴리에틸렌 글리콜 및 덱스트란으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 중합체를 포함하고, 제2 상 용액은 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액은 중합체를 포함하고, 제1 상 용액은 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고, 제2 상 용액은 인산칼륨을 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액은 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고, 제1 상 용액은 인산칼륨을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 염을 포함하고, 제2 상 용액은 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 코스모트로픽 염을 포함하고, 제2 상 용액은 카오트로픽 염을 포함한다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액은 코스모트로픽 염을 포함하고, 제1 상 용액은 카오트로픽 염을 포함한다.In some embodiments, the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a polymer. In some embodiments, the second phase solution comprises a micellar solution and the first phase solution comprises a polymer. In some embodiments, the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a salt. In some embodiments, the second phase solution comprises a micellar solution and the first phase solution comprises a salt. In some embodiments, the micellar solution is a Triton-X solution. In some embodiments, the first phase solution comprises a first polymer and the second phase solution comprises a second polymer. In some embodiments, the first/second polymer is selected from polyethylene glycol and dextran. In some embodiments, the first phase solution comprises a polymer and the second phase solution comprises a salt. In some embodiments, the second phase solution comprises a polymer and the first phase solution comprises a salt. In some embodiments, the first phase solution comprises polyethylene glycol and the second phase solution comprises potassium phosphate. In some embodiments, the second phase solution comprises polyethylene glycol and the first phase solution comprises potassium phosphate. In some embodiments, the first phase solution comprises a salt and the second phase solution comprises a salt. In some embodiments, the first phase solution comprises a cosmotropic salt and the second phase solution comprises a chaotropic salt. In some embodiments, the second phase solution comprises a cosmotropic salt and the first phase solution comprises a chaotropic salt.

일부 구현예에서, 제1 상 용액은 표 1의 성분 1로부터 선택되고, 제2 상 용액은 표 1의 성분 2로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액은 표 1의 성분 1로부터 선택되고, 제2 상 용액은 표 1의 성분 2로부터 선택된다.In some embodiments, the first phase solution is selected from component 1 of Table 1 and the second phase solution is selected from component 2 of Table 1. In some embodiments, the second phase solution is selected from component 1 of Table 1, and the second phase solution is selected from component 2 of Table 1.

일부 구현예에서, 표 1의 성분은 완충제에 현탁되거나 용해된다. 일부 구현예에서, 표 1의 성분은 샘플이 유래된 생물학적 시스템에 적합한 완충제에 현탁되고/용해된다. 일부 구현예에서, 표 1의 성분은 생리 식염수 용액에 현탁되고/용해된다. 일부 구현예에서, 표 1의 성분은 PBS에 현탁되고/용해된다. 일부 구현예에서, 표 1의 성분은 물에 현탁되고/용해된다. In some embodiments, the components of Table 1 are suspended or dissolved in a buffer. In some embodiments, the components of Table 1 are suspended/dissolved in a buffer suitable for the biological system from which the sample was derived. In some embodiments, the ingredients of Table 1 are suspended/dissolved in physiological saline solution. In some embodiments, the components of Table 1 are suspended/dissolved in PBS. In some embodiments, the ingredients of Table 1 are suspended/dissolved in water.

표 1. 예시적인 수성 이상 추출 시스템Table 1. Exemplary aqueous phase extraction systems

Figure 112016106530219-pct00001
Figure 112016106530219-pct00001

일부 구현예에서, 장치는 ATPS와 접촉되어 배치되도록 구성된 수집기를 추가로 포함하고, 여기서 표적 분석물은 수집기와 제1 상 용액 및/또는 제2 상 용액의 계면에서 분할된다. 일부 구현예에서, 수집기는 플라스틱, 메조다공성 재료, 실리카, 폴리프로필렌, 자석, 자기 입자, 상자성 입자, 세공을 갖는 재료, 홈이 있는 재료 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 수집기는 폴리프로필렌을 포함한다. 일부 구현예에서, 수집기는 표적 분석물 수집을 증가시키도록 최적화된다. 일부 구현예에서, 수집기는 표면적을 최대화하기 위한 세공을 포함한다. 일부 구현예에서, 세공의 너비는 약 1 μm, 약 5 μm, 약 10 μm, 약 15 μm, 약 20 μm, 약 25 μm, 약 30 μm, 약 35 μm, 약 40 μm, 약 45 μm, 약 50 μm, 약 55 μm, 약 60 μm, 약 65 μm, 약 70 μm, 약 75 μm, 약 80 μm, 약 85 μm, 약 90 μm, 약 95 μm 또는 약 100 μm이다. 일부 구현예에서, 세공의 너비는 약 100 μm, 약 200 μm, 약 300 μm, 약 400 μm, 약 500 μm, 약 600 μm, 약 700 μm, 약 800 μm, 약 900 μm 또는 약 1mm이다. 일부 구현예에서, 세공의 깊이는 약 1 μm, 약 5 μm, 약 10 μm, 약 15 μm, 약 20 μm, 약 25 μm, 약 30 μm, 약 35 μm, 약 40 μm, 약 45 μm, 약 50 μm, 약 55 μm, 약 60 μm, 약 65 μm, 약 70 μm, 약 75 μm, 약 80 μm, 약 85 μm, 약 90 μm, 약 95 μm 또는 약 100 μm이다. 일부 구현예에서, 세공의 깊이는 약 100 μm, 약 200 μm, 약 300 μm, 약 400 μm, 약 500 μm, 약 600 μm, 약 700 μm, 약 800 μm, 약 900 μm 또는 약 1mm이다.In some embodiments, the device further comprises a collector configured to be placed in contact with the ATPS, wherein the target analyte is partitioned at an interface of the collector and the first phase solution and/or the second phase solution. In some embodiments, the collector comprises a material selected from plastics, mesoporous materials, silica, polypropylene, magnets, magnetic particles, paramagnetic particles, porous materials, grooved materials, and any combination thereof. In some embodiments, the collector comprises polypropylene. In some embodiments, the collector is optimized to increase target analyte collection. In some embodiments, the collector includes pores to maximize surface area. In some embodiments, the width of the pores is about 1 μm, about 5 μm, about 10 μm, about 15 μm, about 20 μm, about 25 μm, about 30 μm, about 35 μm, about 40 μm, about 45 μm, about 50 μm, about 55 μm, about 60 μm, about 65 μm, about 70 μm, about 75 μm, about 80 μm, about 85 μm, about 90 μm, about 95 μm or about 100 μm. In some embodiments, the width of the pores is about 100 μm, about 200 μm, about 300 μm, about 400 μm, about 500 μm, about 600 μm, about 700 μm, about 800 μm, about 900 μm, or about 1 mm. In some embodiments, the depth of the pores is about 1 μm, about 5 μm, about 10 μm, about 15 μm, about 20 μm, about 25 μm, about 30 μm, about 35 μm, about 40 μm, about 45 μm, about 50 μm, about 55 μm, about 60 μm, about 65 μm, about 70 μm, about 75 μm, about 80 μm, about 85 μm, about 90 μm, about 95 μm or about 100 μm. In some embodiments, the depth of the pores is about 100 μm, about 200 μm, about 300 μm, about 400 μm, about 500 μm, about 600 μm, about 700 μm, about 800 μm, about 900 μm, or about 1 mm.

측방 유동 검정(LFA)Lateral Flow Assay (LFA)

특정 구현예에서, 본원에 기재된 장치 및 시스템은 샘플에서 표적 분석물을 검출하기 위한 측방유동 검정(LFA)를 제공하기 위해 구성되어 있고, 여기서 LFA는 수성 2-상 시스템(ATPS)과 함께 사용된다. 일부 구현예에서, LFA는 ATPS 또는 이의 성분이 배치되어 있는 다공성 매트릭스를 포함하고, 여기서 다공성 매트릭스는 ATPS 또는 이의 성분이 유체 상에 존재할 때 ATPS 또는 이의 성분이 다공성 매트릭스를 통해 유동하도록 하기 위해 구성되어 있거나 또는 유동하도록 하기에 충분한 다공성을 갖는다. 이러한 다공성 LFA 장치는 본원에서 종이 또는 종이 유체 장치로서 칭명되고, 이들 용어는 상호교환적으로 사용된다. 상기 주시된 바와 같이, 본원에 사용된 종이는, 특정 구현예에서, 본원에 기재된 LFA 장치에서 이러한 종이의 사용이 예상되지만, 목재 펄프 또는 다른 섬유상 식물 물질로부터의 박판에 제한되지 않는다.In certain embodiments, the devices and systems described herein are configured to provide a lateral flow assay (LFA) for detecting a target analyte in a sample, wherein the LFA is used in conjunction with an aqueous two-phase system (ATPS). . In some embodiments, the LFA comprises a porous matrix in which ATPS or a component thereof is disposed, wherein the porous matrix is configured to allow ATPS or a component thereof to flow through the porous matrix when the ATPS or component thereof is present in a fluid phase. or has sufficient porosity to permit flow. Such porous LFA devices are referred to herein as paper or paper fluid devices, and these terms are used interchangeably. As noted above, the paper used herein is, in certain embodiments, contemplated for use in the LFA apparatus described herein, but is not limited to sheeting from wood pulp or other fibrous plant material.

일부 구현예에서, 다공성 매트릭스는 ATPS의 혼합 상 용액, 제1 상 용액 및/또는 제2 상 용액, 및/또는 표적 분석물이 LFA를 통해 유동하도록 하기에 충분히 다공성이다. 일부 구현예에서, 다공성 매트릭스는 혼합 상 용액, 제1 상 용액 및/또는 제2 상 용액, 및/또는 표적 분석물이 LFA를 통해 수직으로 및/또는 수평으로 유동하기에 충분히 길고/길거나 충분히 깊다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 제1 속도로 다공성 매트릭스를 통해 유동하고, 제2 상 용액은 제2 속도로 다공성 매트릭스를 통해 유동하고, 여기서, 제1 속도 및 제2 속도는 상이하다. 일부 구현예에서, LFA 다공성 매트릭스는 소결된 유리 세라믹, 광물, 셀룰로즈, 유리 섬유, 니트로셀룰로즈, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 전하 변형된 나일론, 폴리에테르설폰 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료를 포함한다.In some embodiments, the porous matrix is sufficiently porous to allow the mixed phase solution of ATPS, the first phase solution and/or the second phase solution, and/or the target analyte to flow through the LFA. In some embodiments, the porous matrix is long enough and/or deep enough for the mixed phase solution, the first phase solution, and/or the second phase solution, and/or the target analyte to flow vertically and/or horizontally through the LFA. . In some embodiments, the first phase solution flows through the porous matrix at a first rate and the second phase solution flows through the porous matrix at a second rate, wherein the first rate and the second rate are different. In some embodiments, the LFA porous matrix comprises a material selected from sintered glass ceramics, minerals, cellulose, glass fibers, nitrocellulose, polyvinylidene fluoride, nylon, charge modified nylon, polyethersulfone, and combinations thereof. .

유동에 따른 농축물concentrate by flow

ATPS에서 사전 상 분리는 정체 조건하에 수행되었다. 그러나, 본 발명자들은 최근에 ATPS가 용액이 본 발명자들이 “유동에 따른 농축물”로서 칭명한 종이를 통해 유동할 때 상 분리할 수 있음을 발견하였다. 이 발견은 종이가 농축 공정을 상당히 촉진시키는 것으로 발견되었기 때문에 흥미롭고 재미있었다. 이 중요한 현상에 기초하여, 본 발명자들은 조합된 ATPS 및 LFA 진단을 위한 필요 성분을 완전히통합하기 위해 종이 유체 장치를 설계했다. 상이한 조건하에 상이한 유형의 종이를 통해 유동할 때 ATPS를 조사하는 것은 더 복잡한 종이 유체 검출 장치를 개발하도록 하는데 중요했다. 본 발명자들은 중합체-염 ATPS 및 미셀 ATPS와 같은 상이한 ATPS를 사용하는 본 실험 데이터로부터, 균일한 ATPS 용액을 특정 종이 재료에 적용할 때, 상 분리 및 분석물 농축이 용액을 유동할 때 발생한다는 것을 알 수 있다. 본 발명자들은 또한, 이 현상이 심지어 가변적인 용적비, 예를 들면, 하부 상의 용적으로 나누어진 상부 상의 용적을 갖는 ATPS를 제조할 때 보존된다는 것을 입증했다(참조: 에를 들면, 도 12). Prior phase separation in ATPS was performed under stagnant conditions. However, the inventors have recently discovered that ATPS can phase separate when the solution flows through a paper we have termed a "flow-to-flow concentrate". This finding was interesting and amusing because the paper was found to significantly accelerate the thickening process. Based on this important phenomenon, we designed a paper fluid device to fully integrate the necessary components for combined ATPS and LFA diagnostics. Investigating ATPS as it flows through different types of paper under different conditions has been important in enabling the development of more complex paper fluid detection devices. From our experimental data using different ATPSs, such as polymer-salt ATPS and micellar ATPS, we show that when a uniform ATPS solution is applied to a specific paper material, phase separation and analyte concentration occur when flowing the solution. Able to know. We also demonstrated that this phenomenon is conserved even when preparing ATPS with variable volume ratios, eg, the volume of the upper phase divided by the volume of the lower phase ( see, eg, FIG. 12 ).

일부 구현예에서, LFA는 종이를 포함한다. 일부 구현예에서, 종이는 유체가 그것을 통해 유동하도록 하는 다공성 재료의 시트를 포함한다. 일부 구현예에서, 종이는 유체가 그것을 통해 유동하도록 하는 다공성 재료의 복수의 시트를 포함한다. 일부 구현예에서, 종이는 셀룰로즈, 유리 섬유, 니트로셀룰로즈, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 전하변형된 나일론, 폴리에테르 설폰 등으로부터 선택된 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 종이는 HI-FLOW PLUS® 멤브레인이다. In some embodiments, the LFA comprises paper. In some embodiments, the paper comprises a sheet of porous material that allows a fluid to flow therethrough. In some embodiments, the paper comprises a plurality of sheets of porous material that allows a fluid to flow therethrough. In some embodiments, the paper comprises a material selected from cellulose, glass fiber, nitrocellulose, polyvinylidene fluoride, charge modified nylon, polyether sulfone, and the like. In some embodiments, the paper is a HI-FLOW PLUS® membrane.

일부 구현예에서, 종이는 엮은 종이이다. 일부 구현예에서, 종이는 와트만지이다. 일부 구현예에서, 와트만지는 와트만 S17, 와트만 MF1, 와트만 VF1, 와트만 융합 5, 와트만 GF/DVA, 와트만 LF1, 와트만 CF1 및 와트만 CF4로부터 선택된다.In some embodiments, the paper is a woven paper. In some embodiments, the paper is Whatman paper. In some embodiments, Whatman Z is selected from Whatman S17, Whatman MF1, Whatman VF1, Whatman Fusion 5, Whatman GF/DVA, Whatman LF1, Whatman CF1 and Whatman CF4.

일부 구현예에서, 종이는, 표적 분석물이 LFA(: ‘유동에 따른 농축물’-기반 장치)를 통해 유동할 때 표적 분석물을 농축시킨다. 일부 구현예에서, 종이는 표적 분석물이 LFA를 통해 수평으로 유동할 때 표적 분석물을 농축시킨다. 일부 구현예에서, 종이는 표적 분석물이 LFA를 통해 수직으로 유동할 때 표적 분석물을 농축시킨다. 일부 구현예에서, 종이는 표적 분석물이 중력에 기인하여 LFA를 통해 수직으로 유동할 때 표적 분석물을 농축시킨다. 일부 구현예에서, 종이는 표적 분석물이 모세관 작용에 기인하여 LFA를 통해 수직으로 유동할 때표적 분석물을 농축시킨다. 일부 구현예에서, 종이는 상 용액이 “리딩 유체”가 되는 것에 영향을 미치는 특성을 갖는다. 비제한적인 예로써, PEG-염 ATPS를 사용할 때, 용액을 유리 섬유 종이에 첨가하는 것은 염 상이 리딩 용액이 되도록 하는 반면, 셀룰로즈 종이를 사용하는 것은 PEG 상이 리딩 용액이 되도록 한다. 일부 구현예에서, 종이 내에서 상 분리는 상 분리를 가속화한다. 또한, 비제한적인 예로써, 미셀 ATPS는 전형적으로 정치 ATPS에서 상을 분리하는데 수시간이 소요되지만, 종이 스트립에 적용되는 경우, 이 상 분리는 수분에 발생한다. 이는 전통적으로 공정에서 속도 결정 단계인 ATPS를 당해 신속한 종이 진단 검정을 위한 보다 현실적인 옵션이 되도록 함으로써 진단 공정을 가속화한다. 일부 구현예에서, ‘유동에 따른 농축물’ 장치는 PEG-염 ATPS을 포함한다. 일부 구현예에서, ‘유동에 따른 농축물’ 장치는 미셀 ATPS를 포함한다. 일부 구현예에서, ‘유동에 따른 농축물’ 장치의 LFA는 유리 섬유 종이를 포함한다. 일부 구현예에서, ‘유동에 따른 농축물’ 장치의 LFA는 니트로셀룰로즈 종이를 포함한다. In some embodiments, the paper concentrates the target analyte as it flows through the LFA ( eg , a 'concentrate-by-flow'-based device). In some embodiments, the paper concentrates the target analyte as it flows horizontally through the LFA. In some embodiments, the paper concentrates the target analyte as it flows vertically through the LFA. In some embodiments, the paper concentrates the target analyte as it flows vertically through the LFA due to gravity. In some embodiments, the paper concentrates the target analyte as it flows vertically through the LFA due to capillary action. In some embodiments, the paper has properties that affect what phase solution becomes a “leading fluid”. As a non-limiting example, when using PEG-salt ATPS, adding the solution to the glass fiber paper causes the salt phase to become the reading solution, while using cellulosic paper causes the PEG phase to become the reading solution. In some embodiments, phase separation in paper accelerates phase separation. Also, as a non-limiting example, micellar ATPS typically take hours to separate phases in stationary ATPS, but when applied to paper strips, this phase separation occurs in minutes. This accelerates the diagnostic process by making ATPS, which has traditionally been the rate-determining step in the process, a more realistic option for this rapid paper diagnostic assay. In some embodiments, the 'concentrate along flow' device comprises a PEG-salt ATPS. In some embodiments, the 'concentrate along flow' device comprises micellar ATPS. In some embodiments, the LFA of the 'concentrate along flow' device comprises glass fiber paper. In some embodiments, the LFA of the 'concentrate along flow' device comprises nitrocellulose paper.

일부 구현예에서, LFA는 다음을 포함한다: 혈액 세포 또는 다른 입자를 제거하는 필터; 표적 분석물을 포함하는 샘플이 LFA에 적용되는 샘플 패드, 표적 분석물이 결합하고 검출되는 검출 영역(: 시험 라인 및 대조군 라인) 및 LFA에 적용된 과량의 샘플 및/또는 용액을 흡수하는 흡수 패드(: 건조 수신지)(참조: 예를 들면, 도 1 상부). 일부 구현예에서, 대조군 라인 및/또는 시험 라인은 자체가 라인이 아니라 영역 또는 반점이다.In some embodiments, the LFA comprises: a filter to remove blood cells or other particles; A sample pad in which a sample containing a target analyte is applied to the LFA, a detection area ( eg , test line and control line) where the target analyte binds and is detected, and an absorbent pad to absorb excess sample and/or solution applied to the LFA. ( eg dry destination) ( see, eg, FIG. 1 top). In some embodiments, a control line and/or a test line is not itself a line but a region or spot.

일부 구현예에서, LFA는 LFA 스트립을 포함한다. 용어 “LFA” 및 “LFA 스트립”은 본원에서 상호교환적으로 사용된다. 일부 구현예에서, LFA 스트립은 이의 너비 및 깊이보다 더 큰 길이를 갖는다. 일부 구현예에서, LFA는 직사각형이다. 일부 구현예에서, LFA는 원형, 타원형, 사각형, 다각형 및 불규칙한 형상으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상을 갖는다. 일부 구현예에서, LFA는 복수의 루트 및/또는 접합부를 포함한다. 일부 구현예에서, LFA 스트립은 샘플 패드, 검출 영역 및 흡수 패드를 포함한다. 일부 구현예에서, 검출 영역은 샘플과 흡수 패드 사이에 배치되고, 흡수 패드는 샘플을 샘플 패드로부터 검출 영역을 향해 떨어져 있는 표적 분석물로 위킹(wicking)한다.In some embodiments, the LFA comprises an LFA strip. The terms “LFA” and “LFA strip” are used interchangeably herein. In some embodiments, the LFA strip has a length greater than its width and depth. In some embodiments, the LFA is rectangular. In some embodiments, the LFA has a shape selected from the group consisting of circles, ovals, squares, polygons, and irregular shapes. In some embodiments, the LFA comprises a plurality of routes and/or junctions. In some embodiments, the LFA strip comprises a sample pad, a detection area, and an absorbent pad. In some embodiments, the detection area is disposed between the sample and the absorbent pad, the absorbent pad wicks the sample from the sample pad towards the detection area to the target analyte.

샌드위치 검정sandwich black

일부 구현예에서, LFA는 샌드위치 검정을 제공하거나 실행하도록 구성되어 있다(참조: 예를들면, 도 1, 하부 좌측). 일부 구현예에서, 샌드위치 검정은 표적 분석물에 결합하는 포획 잔기를 포함한다. 일부 구현예에서, 장치는 프로브를 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브는 검출가능한 특성(비색, 형광, 방사성 )을 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브는 표적 분석물과 상호작용하는 결합 잔기(: 항체)를 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브를 샘플에 첨가하고, 프로브-분석물 복합체를 형성하기 위해 표적 분석물에 결합한다. 일부 구현예에서, 프로브-분석물 복합체는 샘플 패드에 적용되고, 흡수 패드를 통해 LFA를 통해 유동한다. 일부 구현예에서, 프로브-분석물 복합체의 표적 분석물은 포획 잔기에 결합한다. 일부 구현예에서, 포획 잔기는 시험 라인에 고정되고, 프로브-분석물 복합체는 시험 라인에서 고정된다. 일부 구현예에서, 프로브는 비색적이고, 시험 라인은 프로브-분석물 복합체가 시험 라인에서 축적될 때 강한 색상(: 검출가능한 신호)을 나타내어 양성 결과를 나타낸다. 일부 구현예에서, 샘플에는 어떤 표적 분석물도 존재하지 않고, 프로브-분석물 복합체의 프로브는 포획 잔기와 상호작용하지 않고, 시험 라인의 부재는 음성 결과를 나타낸다. 일부 구현예에서, LFA는 프로브 및/또는 결합 잔기와 직접 상호작용하는 대조군 라인 상에서 프로브 포획 잔기를 포함하고, 따라서, 샘플에 표적 분석물의 존재와 무관하게, 프로브/결합 잔기는 프로브 포획 잔기에 결합하고 대조군 라인 위에 축적된다. 일부 구현예에서, 프로브 포획 잔기는 결합 잔기에 결합하는 2차 항체이고, 여기서 결합 잔기는 표적 분석물에 결합하는 1차 항체이다. 일부 구현예에서, 프로브는 고정화되고 대조군 라인에서 검출되어 유효 시험을 나타낸다. 일부 구현예에서, 양성 결과(예를 들면, 표적 분석물이 샘플에 존재한다)는 시험 라인 및 대조군 라인에서 검출가능한 신호에 의해 나타난다. 일부 구현예에서, 음성 결과는 대조군 라인에서 검출가능한 신호에 의해 나타난다.In some embodiments, the LFA is configured to provide or perform a sandwich assay ( see , eg , FIG. 1 , lower left). In some embodiments, a sandwich assay comprises a capture moiety that binds a target analyte. In some embodiments, the device comprises a probe. In some embodiments, a probe comprises a detectable property (colorimetric, fluorescent, radioactive , etc. ). In some embodiments, a probe comprises a binding moiety ( eg , an antibody) that interacts with a target analyte. In some embodiments, a probe is added to a sample and binds to a target analyte to form a probe-analyte complex. In some embodiments, the probe-analyte complex is applied to a sample pad and flows through the LFA through the absorbent pad. In some embodiments, the target analyte of the probe-analyte complex binds to a capture moiety. In some embodiments, the capture moiety is immobilized in the test line and the probe-analyte complex is immobilized in the test line. In some embodiments, the probe is colorimetric and the test line exhibits a strong color ( eg , a detectable signal) when the probe-analyte complex accumulates in the test line, indicating a positive result. In some embodiments, no target analyte is present in the sample, the probe of the probe-analyte complex does not interact with the capture moiety, and the absence of the test line indicates a negative result. In some embodiments, the LFA comprises a probe capture moiety on a control line that directly interacts with the probe and/or binding moiety, so that, regardless of the presence of the target analyte in the sample, the probe/binding moiety binds to the probe capture moiety. and accumulate above the control line. In some embodiments, the probe capture moiety is a secondary antibody that binds a binding moiety, wherein the binding moiety is a primary antibody that binds a target analyte. In some embodiments, the probe is immobilized and detected in a control line to indicate an efficacy test. In some embodiments, a positive result ( eg , the target analyte is present in the sample) is indicated by a detectable signal in the test line and the control line. In some embodiments, a negative result is indicated by a detectable signal in the control line.

경쟁 검정competition test

일부 구현예에서, LFA는 경쟁 검정을 제공하도록 구성되어 있다(참조: 예를 들면, 도 1, 하부 우측). 일부 구현예에서, 프로브를 샘플에 첨가하고, 프로브-분석물 복합체를 형성하기 위해 표적 분석물에 결합한다. 일부 구현예에서, LFA는 시험 라인에 고정된 표적 분석물을 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브는 샘플 중의 표적 분석물에 의해 포화되고, 프로브는 시험 라인에 고정된 표적 분석물에 결합하지 않는다. 일부 구현예에서, 시럼 라인 위에 검출가능한 신호의 부재는 양성 결과를 나타낸다. 일부 구현예에서, 샘플 중에 어떤 표적 분석물도 존재하지 않고, 프로브는 시험 라인 위의 표적 분석물에 결합하여 음성 결과는 나타낸다. 일부 구현예에서, LFA는 프로브와 직접 상호작용하는 대조군 라인에 프로브 포획 잔기를 포함하고, 샘플 중 표적 분석물의 존재와 무관하게, 프로브는 프로브 포획 잔기에 결합하고 대조군 라인에 축적된다. 일부 구현예에서, 프로브는 고정화되고 대조군 라인에서 검출되어 유효 시험을 나타낸다. 일부 구현예에서, 양성 결과(예를 들면, 표적 분석물이 샘플에 존재한다)는 시험 라인에서 검출가능하지 않는 신호에 의해, 대조군 라인에서 감출가능한 신호에 의해 나타난다. 일부 구현예에서, 음성 결과는 시험 라인 및 대조군 라인 둘 다에서 검출가능한 신호에 의해 나타난다.In some embodiments, the LFA is configured to provide a competition assay (see , eg , FIG. 1 , lower right). In some embodiments, a probe is added to a sample and binds to a target analyte to form a probe-analyte complex. In some embodiments, the LFA comprises a target analyte immobilized in a test line. In some embodiments, the probe is saturated by the target analyte in the sample and the probe does not bind to the target analyte immobilized in the test line. In some embodiments, the absence of a detectable signal on the serum line indicates a positive result. In some embodiments, no target analyte is present in the sample and the probe binds to the target analyte on the test line, resulting in a negative result. In some embodiments, the LFA comprises a probe capture moiety in a control line that directly interacts with the probe, and regardless of the presence of the target analyte in the sample, the probe binds to the probe capture moiety and accumulates in the control line. In some embodiments, the probe is immobilized and detected in a control line to indicate an efficacy test. In some embodiments, a positive result ( eg , a target analyte is present in the sample) is indicated by a signal that is not detectable in the test line, and by a signal that is cloakable in a control line. In some embodiments, a negative result is indicated by a detectable signal in both the test line and the control line.

well

일부 구현예에서, 샘플 패드는 웰을 포함한다. 일부 구현예에서, 웰은 적어도 ATPS의 일부, 적어도 제1 상 용액의 일부, 적어도 제2 상 용액의 일부, 표적 분석물의 재현탁된 용액 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용액을 함유하기에 충분한 용적을 갖는다. In some embodiments, a sample pad comprises a well. In some embodiments, a well is sufficient to contain a solution selected from the group consisting of at least a portion of ATPS, at least a portion of a first phase solution, at least a portion of a second phase solution, a resuspended solution of a target analyte, and combinations thereof. have a volume

특정 구현예에서, 웰의 용적은 약 1 μL 내지 약 10 μL의 범위이다. 특정 구현예에서, 웰의 용적은 약 1 μL 내지 약 100 μL의 범위이다. 특정 구현예에서, 웰의 용적은 약 1 μL 내지 약 1000 μL의 범위이다. 특정 구현예에서, 웰의 용적은 약 1 μL 내지 약 5000 μL의 범위이다. 특정 구현예에서, 웰의 용적은 약 1 mL 내지 약 10 mL의 범위이다. 특정 구현예에서, 웰의 용적은 약 1 mL 내지 약 100 mL의 범위이다. 특정 구현예에서, 웰의 용적은 약 1 mL 내지 약 1000 mL의 범위이다. In certain embodiments, the volume of the well ranges from about 1 μL to about 10 μL. In certain embodiments, the volume of the well ranges from about 1 μL to about 100 μL. In certain embodiments, the volume of the well ranges from about 1 μL to about 1000 μL. In certain embodiments, the volume of the well ranges from about 1 μL to about 5000 μL. In certain embodiments, the volume of the well ranges from about 1 mL to about 10 mL. In certain embodiments, the volume of the well ranges from about 1 mL to about 100 mL. In certain embodiments, the volume of the well ranges from about 1 mL to about 1000 mL.

일부 구현예에서, 재현탁된 용액은 ATPS로부터 농축된/추출된 표적 분석물을 재현탁시키기 위한완충제를 포함한다.In some embodiments, the resuspended solution comprises a buffer to resuspend the concentrated/extracted target analyte from ATPS.

일부 구현예에서, 웰은 LFA의 코너, 말단, 중앙, 접합부, 오프-센터 및 굴곡부로부터 선택된 LFA의위치에 배치된다. 일부 구현예에서, 웰은 염 패드, 프로브 패드, 중합체 패드 및 이들의 조합으로부터 선택된 하나이상의 패드를 포함한다. 일부 구현예에서, 웰은 복수의 패드를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 그것이 복수의 패드를 통해 유동할 때 분리되고/되거나 표적분석물은 농축된다. 일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 그것이 복수의 패드를 통해 수직으로 유동할 때 분리되고/되거나 표적 분석물은 농축된다. 일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 그것이 중력으로 인해 복수의 패드를 통해 수직으로 유동할때 분리되고/되거나 표적 분석물은 농축된다. 일부 구현예에서, 제1/제2 상 용액은 그것이 모세관 작용에 기인하여 복수의 패드를 통해 수직으로 유동할 때 분리되고/되거나 표적 분석물은 농축된다. 일부 구현예에서, 웰은 종이 웰이다. 일부 구현예에서, 종이 웰은 LFA에 사용된 전형적인 종이 스트립과 비교하여 보다 큰 용적의 샘플을 유지하는 3차원 종이 구조이다. 일부 구현예에서, 종이 웰은 상 분리가 발생하고 리딩 유체에서 후속적인 분석물 농축을 가능하게 하는 종이 재료로 구성된다. 일부 구현예에서, 리딩 유체의 유동은 분석물 검출을 가능하게 하는 흡수 패드를 향해 유도된다(참조: 예를 들면, 도 13). In some embodiments, the well is disposed at a location on the LFA selected from corner, distal, central, junction, off-center and bend of the LFA. In some embodiments, a well comprises one or more pads selected from salt pads, probe pads, polymer pads, and combinations thereof. In some embodiments, a well comprises a plurality of pads. In some embodiments, the first/second phase solution is separated and/or the target analyte is concentrated as it flows through the plurality of pads. In some embodiments, the first/second phase solutions are separated and/or the target analyte is concentrated as it flows vertically through the plurality of pads. In some embodiments, the first/second phase solutions are separated and/or the target analyte is concentrated as it flows vertically through the plurality of pads due to gravity. In some embodiments, the first/second phase solutions are separated and/or the target analyte is concentrated as it flows vertically through the plurality of pads due to capillary action. In some embodiments, the well is a paper well. In some embodiments, the paper well is a three-dimensional paper structure that holds a larger volume of sample compared to a typical paper strip used in LFA. In some embodiments, the paper well is composed of a paper material in which phase separation occurs and allows subsequent analyte concentration in the reading fluid. In some embodiments, the flow of reading fluid is directed towards an absorbent pad that enables analyte detection ( see, eg , FIG. 13 ).

일부 구현예에서, 장치는 웰 중의 중력을 사용하는 유동 및 거시적 상 분리를 추가로 촉진하면서 “유동할 때 농축” 메커니즘을 사용한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액 및 제2 상 용액이 상 용액의 점도차 뿐만 아니라 종이 재료에 대한 친화성의 차이에 기인하여 상이한 속도로 유동할 수 있기 때문에, 웰은 상 분리를 촉진시키기에 충분한 단면적을 제공한다. 일부 구현예에서, 웰은, 상 용액(들)이 웰을 통해 이동하여 리딩 유체에 나타날 때 상 분리 및/또는 표적 분석물의 농축을 향상시키거나 촉진시킨다. 일부 구현예에서, LFA 시험 스트립은 하류 위치에서 웰에 직접 접속되고, 따라서, 리딩 유체 중의농축된 분석물은 먼저 LFA 스트립과 접촉되고, 검출 단계는 농축 공정과 동시에 발생하여 추가로 총 검정 시간을 감소시킨다.In some embodiments, the device uses a “concentrate as flow” mechanism while further facilitating macroscopic phase separation and flow using gravity in the wells. In some embodiments, the wells are sufficient to promote phase separation because the first phase solution and the second phase solution may flow at different rates due to differences in the viscosity of the phase solutions as well as differences in affinity for the paper material. provides a cross-sectional area. In some embodiments, a well enhances or facilitates phase separation and/or concentration of the target analyte as the phase solution(s) migrates through the well and appears in the reading fluid. In some embodiments, the LFA test strip is directly connected to the well at a downstream location, so that the analyte concentrated in the reading fluid is first contacted with the LFA strip, and the detection step occurs concurrently with the concentration process to further reduce the total assay time. Reduce.

일부 구현예에서, LFA는 복수의 웰을 포함한다. 일부 구현예에서, LFA는 혼합 웰을 포함한다. 일부 구현예에서, LFA는 농축 웰을 포함한다. 일부 구현예에서, ATPS는 상 분리 및/또는 표적 분석물의 농축이 발생하는 농축 웰에 적용된다. 일부 구현예에서, 농축된 분석물은 상 분리 후 웰로부터 제거되고 농축 웰에 적용된다. 일부 구현예에서, 농축 웰은 농축 웰 및/또는 LFA에서 상 분리를 향상시키고/촉진시키는 작동 완충제를 포함한다(참조: 예를 들면, 도 14).In some embodiments, the LFA comprises a plurality of wells. In some embodiments, the LFA comprises mixed wells. In some embodiments, LFAs comprise enrichment wells. In some embodiments, ATPS is applied to enrichment wells where phase separation and/or enrichment of the target analyte occurs. In some embodiments, the concentrated analyte is removed from the wells after phase separation and applied to the enriched wells. In some embodiments, the enrichment wells comprise a working buffer that enhances and/or promotes phase separation in the enrichment wells and/or LFA (see, eg, FIG. 14 ).

일부 구현예에서, 장치는 다공성 매트릭스 내 및/또는 위에 웰의 내용물을 방출시키기 위한 작동기를 포함한다. 일부 구현예에서, 작동기는 웰을 천공시키기 위한 메커니즘을 포함한다.In some embodiments, the device comprises an actuator for releasing the contents of the well into and/or on the porous matrix. In some embodiments, the actuator comprises a mechanism for puncturing the well.

LFALFA 중의 탈수된 dehydrated in ATPSATPS

일부 구현예에서, ATPS 또는 이의 성분은 적어도 다공성 매트릭스의 제1 부분 위 및/또는 내에서 탈수된다. 일부 구현예에서, 샘플을 장치에 적용하면 ATPS를 수화시켜 ATPS 또는 이의 성분을 유체 상으로 변환시킨다. 탈수는 사용자가 단지 샘플(: 타액)을 장치에 첨가하는 것을 필요로 할 때 장치를 보다 사용자 친화적으로 만들 수 있다. 일부 구현예에서, 사용자는 단지 표적 분석물의 존재/부재를 검출하기 위해 샘플의 용액을 스트림에 적용해야 한다. 일부 구현예에서, 샘플의 용액은 LFA를 통해 유동하고, ATPS는 재가용화되어 LFA 내의 상 분리 및 표적 분석물의 후속적 농축을 유발한다(참조: 예를 들면, 도 15). In some embodiments, ATPS or a component thereof is dehydrated on and/or in at least the first portion of the porous matrix. In some embodiments, application of the sample to the device hydrates ATPS, converting ATPS or a component thereof into a fluid phase. Dehydration can make the device more user-friendly when the user only needs to add a sample ( eg saliva) to the device. In some embodiments, a user only has to apply a solution of a sample to a stream to detect the presence/absence of a target analyte. In some embodiments, a solution of the sample flows through the LFA and ATPS is re-solubilized, resulting in phase separation within the LFA and subsequent concentration of the target analyte ( see, eg, FIG. 15 ).

일부 구현예에서, 소정의 ATPS에 필요한 모든 성분은 균일한 용액을 형성하기 위해 혼합하고, 종이에 적용한 다음, 탈수시킨다. 샘플 용액이 탈수된 종이 스트립에 첨가되는 경우, ATPS 성분은 샘플이 유동할 때 재수화되어 상분리를 유도한다. 농축된 분석물을 함유하는 상이 덜 점성이고, 잠재적으로 중합체 또는 미셀을 덜 함유하는 일부 ATPS에서, 그 상은 보다 신속하게 유동하고, 농축된 분석물은 리딩 유체에서 나타나고, 검출을 개시하기 위해 LFA에 도달한다. 추가로, 탈수된 ATPS 성분 세그먼트 길이 및 농도는 상이한 적용을 위해 조정될 수 있다. In some embodiments, all components required for a given ATPS are mixed to form a uniform solution, applied to a paper, and then dehydrated. When the sample solution is added to the dehydrated paper strip, the ATPS component rehydrates as the sample flows, leading to phase separation. In some ATPS where the phase containing the concentrated analyte is less viscous and potentially contains less polymer or micelles, the phase flows more rapidly, the concentrated analyte appears in the reading fluid, and is sent to the LFA to initiate detection. reach Additionally, the dehydrated ATPS component segment length and concentration can be adjusted for different applications.

일부 구현예에서, ATPS는 LFA 상에서 탈수된다. 일부 구현예에서, 제1 ATPS 성분은 LFA 상에서 탈수된다. 일부 구현예에서, 제2 ATPS 성분은 LFA를 탈수시킨다. 일부 구현예에서, 혼합 상 용액은 LFA 상에서 탈수된다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액 성분 및/또는 제1 ATPS 성분은 LFA의 제1 부분 위에서 탈수된다. 일부 구현예에서, 제2 상 용액 성분 및/또는 제2 ATPS 성분은 LFA의 제2 부분 위에서 탈수된다. 일부 구현예에서, 제1 부분 및 제2 부분은 동일하다. 일부 구현예에서, 제1 부분 및 제2 부분은 상이하다. 비제한적인 예로써, PEG-염 ATPS에서, PEG 및 염 용약은 상이한 종이 부분 또는 세그먼트에서 별도로 탈수된다(참조: 예를 들면, 도 16). 일부 구현예에서, LFA의 상이한 부분 위에서 제1/제2 상 용액 및/또는 ATPS 성분을 탈수시키면제1/제2 상 용액 성분 또는 ATPS 성분의 보다 균일한 농도를 제공한다. 일부 구현예에서, 상이한 부분 위에서 제1/제2 상 용액 성분 및/또는 ATPS 성분을 탈수시키면제1 상 용액 또는 ATPS 성분이 수화 후 제1 방향으로 유동하고 제2 상 용액 및/또는 ATPS 성분이 수화 후 제2 유동 방향으로 유동하도록 하고, 여기서 제1 방향 및 제2 방향은 상이하다. 일부 구현예에서, 표적 생성물은 제2 방향에서가 아니라 제1 방향에서 농축된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 제1 방향에서가 아니라 제2 방향에서 농축된다. 일부 구현예에서, 상이한 부분 위에서 제1/제2 상 성분 및/또는 ATPS 성분을 탈수시키면 샘플을제1/제2 방향으로 유동시킬 필요 없이 표적 분석물이 제1/제2 방향으로 유동하도록 한다(참조: 예를 들면, 도 16d, 16e, 17). 일부 구현예에서, 상이한 부분 위에서 제1/제2 상성분및/또는 ATPS 성분을 탈수시키면 표적 분석물이 보다 신속하게 유동하도록 하여 보다 빨리 검출을 유도한다. 일부 구현예에서, 상이한 부분 위에서 제1/제2 상 성분 및/또는 ATPS 성분을 탈수시키면 증가된결과 신뢰성을 가능하게 한다. 일부 구현예에서, 상이한 부분 위에서 제1/제2 상 성분 및/또는 ATPS 성분을 탈수시키면 제1/제2 상 용액 성분 및/또는 ATPS 성분(: 의 응집을 방지한다 PEG-염 ATPS). 일부 구현예에서, 제1/제2 상 성분 및/또는 ATPS 성분은 복수의 세그먼트에서 탈수된다. 일부 구현예에서, 제1/제2 상 성분 및/또는 ATPS 성분은 복수의 세그먼트에서 탈수되고, 여기서 제1/제2 상 성분 및/또는 ATPS 성분은 염 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1/제2 상 성분 및/또는 ATPS 성분은 복수의 세그먼트에서 탈수되고, 제1/제2 상 성분 및/또는 ATPS 성분은 소수성 중합체(: 를 포함하지 않는다 PEG). 일부 구현예에서, 탈수된 PEG는 PEG 풍부 상이 검출 멤브레인 내에서 유동을 늦추기 때문에 검출 영역 주위에 위치되지 않는다(참조: 예를 들면, 도 64). 일부 구현예에서, LFA 스트립은 PEG 또는 염을 함유하지 않는 검출 영역 근처에 블랭크 스페이서를 포함한다(참조: 예를 들면, 도 65).In some embodiments, ATPS is dehydrated over LFA. In some embodiments, the first ATPS component is dehydrated on LFA. In some embodiments, the second ATPS component dehydrates the LFA. In some embodiments, the mixed phase solution is dehydrated over LFA. In some embodiments, the first phase solution component and/or the first ATPS component are dehydrated over the first portion of the LFA. In some embodiments, the second phase solution component and/or the second ATPS component are dehydrated over the second portion of the LFA. In some embodiments, the first portion and the second portion are the same. In some embodiments, the first portion and the second portion are different. As a non-limiting example, in PEG-salt ATPS, PEG and salt solution are dehydrated separately in different paper parts or segments ( see, eg, FIG. 16 ). In some embodiments, dehydration of the first/second phase solution and/or ATPS component over different portions of the LFA provides a more uniform concentration of the first/second phase solution component or ATPS component. In some embodiments, dehydration of the first/second phase solution component and/or ATPS component over different portions causes the first phase solution or ATPS component to flow in a first direction after hydration and the second phase solution and/or ATPS component to allow to flow in a second flow direction after hydration, wherein the first direction and the second direction are different. In some embodiments, the target product is concentrated in the first direction and not in the second direction. In some embodiments, the target analyte is enriched in the second direction rather than in the first direction. In some embodiments, dehydrating the first/second phase component and/or ATPS component over different portions allows the target analyte to flow in the first/second direction without the need to flow the sample in the first/second direction. ( See, eg, FIGS. 16D, 16E, and 17 ). In some embodiments, dehydration of the first/second phase component and/or ATPS component over different moieties allows the target analyte to flow more rapidly, leading to faster detection. In some embodiments, dehydration of the first/second phase component and/or ATPS component over different portions allows for increased result reliability. In some embodiments, dehydration of the first/second phase component and/or ATPS component over different portions prevents aggregation of the first/second phase solution component and/or ATPS component ( eg , PEG-salt ATPS). In some embodiments, the first/second phase component and/or the ATPS component are dehydrated in a plurality of segments. In some embodiments, the first/second phase component and/or the ATPS component are dehydrated in a plurality of segments, wherein the first/second phase component and/or the ATPS component comprise a salt solution. In some embodiments, the first/second phase component and/or ATPS component are dehydrated in a plurality of segments, and the first/second phase component and/or ATPS component do not comprise a hydrophobic polymer ( eg , PEG). In some embodiments, dehydrated PEG is not located around the detection region as the PEG-rich phase slows flow within the detection membrane ( see, eg, FIG. 64 ). In some embodiments, the LFA strip comprises a blank spacer near the detection region that does not contain PEG or salt ( see, eg, FIG. 65 ).

일부 구현예에서, 프로브는 프로브 완충제에 제공된다. 일부 구현예에서, 프로브 완충제는 LFA 상에서 탈수된다. 일부 구현예에서, LFA는 프로브 및 탈수된 프로브 완충제를 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브 완충제는 LFA를 통해 프로브-분석물 복합체의 유동을 개선시킨다. In some embodiments, the probe is provided in a probe buffer. In some embodiments, the probe buffer is dehydrated on LFA. In some embodiments, the LFA comprises a probe and a dehydrated probe buffer. In some embodiments, the probe buffer improves the flow of the probe-analyte complex through the LFA.

일부 구현예에서, ATPS 성분을 탈수시키면 ATPS 성분이 액체 형태로 첨가되는 장치와 비교하여 검출 한계를 개선시킨다. 일부 구현예에서, 액체 형태 ATPS 성분의 첨가는 환자로부터 샘플 용액을 희석시킨다. 일부 구현예에서, ATPS 성분을 탈수하면 유동 동안 별개의 제1 상 용액 및/또는 별개의 제2 상 용액이 개발되도록 하여 시험 라인 및 대조군 라인에 도달하는 리딩 유체의 전면에서 표적 분석물 또는 프로브-분석물 복합체를 작은 용적으로 농축시킨다. 일부 구현예에서, 리딩 유체의 전면에서 표적 분석물 및/또는 프로브-분석물 복합체는 검출에 필요한 시간을 감소시킨다.In some embodiments, dehydration of the ATPS component improves detection limits compared to devices in which the ATPS component is added in liquid form. In some embodiments, the addition of the ATPS component in liquid form dilutes the sample solution from the patient. In some embodiments, dehydration of the ATPS component causes the development of distinct first phase solutions and/or distinct second phase solutions during flow, leading to the target analyte or probe- at the front of the reading fluid reaching the test line and control line. Concentrate the analyte complex to a small volume. In some embodiments, the target analyte and/or probe-analyte complex at the front of the reading fluid reduces the time required for detection.

LFA 설계/구조LFA design/structure

일부 구현예에서, LFA 스트립은 제1 말단으로부터 제2 말단으로 변하지 않는 너비를 갖는다. 일부 구현예에서, 너비는 LFA 내에서 길이의 평면에서 유동 방향에 수직인 치수로서 정의된다. 일부 구현예에서, LFA 스트립의 제1 부분은 제1 너비를 갖고, LFA 스트립의 제2 부분은 제2 너비를 갖고, 여기서 제1 너비 및 제2 너비는 상이하다. 일부 구현예에서, 제1 너비는 제2 너비보다 큰 반면, 다른 구현예에서 제1 너비는 제2 너비보다작다. 특정 구현예에서, LFA 스트립은 2개 이상의 너비를 포함하고, 예를 들면, 스트립은 연속적으로 협소할 수 있거나 3개 이상의 위치에서 점진적 협소화를 나타낼 수 있다는 것이 예상된다. 일부 구현예에서, 제1 부분은 샘플 패드를 포함하고, 제2 부분은 검출 영역을 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 부분은 탈수된 프로브 완충제를 포함하고, 제2 부분은 검출 영역을 포함한다(참조: 예를 들면, 도 62). 제1 부분이 탈수된 프로브 완충제를 포함하고 제2 부분이 검출 영역을 포함하는 일부 구현예에서, 검출 한계는 LFA 스트립에 비해 향상되고, 여기서 샘플 패드를 포함하는 부분의 너비는 검출 영역을 포함하는 부분과 동일한 너비이다. 일부 구현예에서, 보다 넓은 샘플 패드 세그먼트는 샘플 중의 더 많은 표적 분석물이 LFA 스트립의 너비가 변하지 않는 LFA 스트립에 비해 프로브에 결합하도록 한다. 일부 구현예에서, 보다 넓은 샘플 패드 세그먼트는 더 큰 용적의 샘플, 따라서 더 많은 표적 분석물이 LFA 스트립의 너비가 변하지 않는 LFA 스트립에 비해 프로브에 결합하도록 한다. (참조: 예를 들면, 도 63).In some embodiments, the LFA strip has a width that does not change from the first end to the second end. In some embodiments, width is defined as the dimension perpendicular to the direction of flow in the plane of length within the LFA. In some embodiments, the first portion of the LFA strip has a first width and the second portion of the LFA strip has a second width, wherein the first width and the second width are different. In some embodiments, the first width is greater than the second width, while in other embodiments the first width is less than the second width. It is contemplated that in certain embodiments, an LFA strip may comprise two or more widths, for example , the strip may narrow continuously or exhibit progressive narrowing at three or more locations. In some embodiments, the first portion comprises a sample pad and the second portion comprises a detection area. In some embodiments, a first portion comprises dehydrated probe buffer and a second portion comprises a detection region ( see, eg, FIG. 62 ). In some embodiments wherein the first portion comprises a dehydrated probe buffer and the second portion comprises a detection region, the detection limit is improved compared to an LFA strip, wherein the width of the portion comprising the sample pad is a width comprising the detection region. It is the same width as the part. In some embodiments, a wider sample pad segment allows more target analyte in the sample to bind to the probe compared to an LFA strip in which the width of the LFA strip does not change. In some embodiments, a wider sample pad segment allows a larger volume of sample, thus more target analyte, to bind to the probe compared to an LFA strip where the width of the LFA strip does not change. ( See, eg, FIG. 63 ).

일부 구현예에서, LFA는 슬로프(: LFA의 길이에 따라 LFA의 깊이의 변화)를 포함한다. LFA가 슬로프를 포함하지 않는 일부 구현예에서, 프로브-분석물 복합체의 일부는 샘플 패드에 잔류된다. LFA가 슬로프를 포함하는 일부 구현예에서, 슬로프를 갖지 않는 LFA보다 더 많은 프로브 분석물 복합체가 LFA를 통해 유동한다(참조: 예를 들면, 도 66).In some embodiments, the LFA comprises a slope ( eg , the depth of the LFA varies with the length of the LFA). In some embodiments where the LFA does not include a slope, a portion of the probe-analyte complex remains in the sample pad. In some embodiments where the LFA comprises a slope, more probe analyte complexes flow through the LFA than an LFA without a slope ( see, eg, FIG. 66 ).

일부 구현예에서, LFA는 프로브/프로브 완충제를 비교적 빠른 속도로 재가용화시키는 것에 비해, 샘플이 프로브 상에서 결합 부위를 보다 완전히 포화시키기 위해 큰 용적을 갖도록 하는 것을 프로브가 가능하게 하도록 비교적 느린 속도로 재가용화된 탈수된 프로브 및/또는 프로브 완충제를 포함하는 부분을 포함하여 경쟁 검정에서 향상된 검출 한계를 유도한다. 일부 구현예에서, 탈수된 ATPS 또는 이의 성분은 프로브 및 표적 분석물이 ATPS 또는 이의 성분에 도달하기 전에 서로 결합하는 시간을 제공하기 위해 탈수된 프로브 및/또는 프로브 완충제를 포함하는 부분으로부터 하류에 배치된다. 일부 구현예에서, ATPS (성분)은 프로브-분석물 복합체를 보다 작은 용적으로 농축시킨다. 일부 구현예에서, 보다 작은 용적은 다른 구현예에서보다 시험 및 대조군 라인에 대해 유동하는많은 프로브-분석물 복합체를 함유하고, 여기서 프로브-분석물 복합체의 모두가 큰 용적에 대해 분포되기 때문에 시험 및 대조군 라인에 도달하는 것은 아니다. 일부 구현예에서, 장치의 감도 및/또는 신뢰성은 프로브-분석물 복합체를 보다 적은 리딩 상으로농축시킴으로써 증가된다. 일부 구현예에서, 검출 시간은 프로브-분석물 복합체를 보다 적은 리딩 상으로 농축시킴으로써 감소된다. 참조: 예를 들면, 도 67, 이는 PEG/염 ATPS를 사용하는 하나의 가능한 설계의 다이아그램을 도시한다.In some embodiments, the LFA is resorbed at a relatively slow rate to allow the probe to have a large volume to more fully saturate the binding site on the probe, as compared to resolubilizing the probe/probe buffer at a relatively fast rate. Inclusion of moieties comprising lysed dehydrated probes and/or probe buffers leads to improved limits of detection in competition assays. In some embodiments, the dehydrated ATPS or component thereof is disposed downstream from the portion comprising the dehydrated probe and/or probe buffer to provide time for the probe and target analyte to bind to each other before reaching the ATPS or component thereof do. In some embodiments, ATPS (component) concentrates the probe-analyte complex to a smaller volume. In some embodiments, the smaller volume contains more probe-analyte complexes flowing to the test and control lines than in other embodiments, where all of the probe-analyte complexes are distributed over the larger volume of test and The control line is not reached. In some embodiments, the sensitivity and/or reliability of the device is increased by concentrating the probe-analyte complex into fewer reading phases. In some embodiments, detection time is reduced by concentrating the probe-analyte complex into fewer reading phases. See , for example, FIG. 67 , which shows a diagram of one possible design using PEG/salt ATPS.

일부 구현예에서, LFA는 다음에 도시된 구조에 따라서 구성되어 있다: 도 16. 일부 구현예에서, LFA는 다음에 도시된 구조에 따라서 구성되어 있다: 도 20. 일부 구현예에서, LFA는 다음에 도시된 구조에 따라서 구성되어 있다: 도 62-70.In some implementations, the LFA is configured according to the structure shown in FIG . 16 . In some implementations, the LFA is configured according to the structure shown in FIG . 20 . In some implementations, the LFA is configured according to the structure shown in Figures 62-70 .

일부 구현예에서, LFA는 자기/상자성 입자를 포함하거나 이들과 복합체화되는 프로브와 함께 사용되도록 설계되어 있다. 일부 구현예에서, LFA는 ATPS 제1 및 제2 상 용액의 유동을 분할하기 위해 사용된 종이 스트립의 말단에서 포크와 함께 종이 스트립을 포함한다. 일부 구현예에서, LFA 검출 영역은 포크의 갈래에 위치되고, 자석은 갈래 근처 또는 갈래에 위치된다(참조: 예를 들면, 도 20). 자석은 진단 감도의 증가를 유도하는 LFA 검출 영역으로 유동하는 유체에서 프로브/프로브-분석물 복합체를 농축시킨다. 반대로, 일부 구현예에서, 프로브는 자석 또는 자기장을 포함하고, 장치는 갈래 부근 또는 갈래에위치되어 있는 자기 입자 또는 상자성 입자를 포함한다.In some embodiments, LFAs are designed for use with probes comprising or complexed with magnetic/paramagnetic particles. In some embodiments, the LFA comprises a paper strip with a fork at the end of the paper strip used to divide the flow of ATPS first and second phase solutions. In some embodiments, the LFA detection region is located at a fork of the fork, and the magnet is located near or at the fork ( see, eg , FIG. 20 ). The magnet concentrates the probe/probe-analyte complex in the fluid flowing into the LFA detection area leading to an increase in diagnostic sensitivity. Conversely, in some embodiments, the probe comprises a magnet or magnetic field and the device comprises magnetic or paramagnetic particles positioned near or at the prong.

일부 구현예에서, LFA는 3D 구조를 포함한다. 일부 구현예에서, LFA는 3D 구조를 유도하는 다공성 매트릭스의 층을 포함한다. 일부 구현예에서, 3D 구조는 ATPS를 LFA와 통합시킨다. 일부 구현예에서, ATPS는 긴 상 분리 시간을 갖고(: 미셀 ATPS), 상 분리 시간은 3D 구조를 사용함으로써(예를 들면, LFA 스트립의 높이를 증가시킴으로써) 개선된다. 일부 구현예에서, 혼합 상 용액은 상 용액이 LFA를 통해(예를 들면, 다공성 매트릭스의 층을 통해) 수직으로 유동할 때 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로 분리된다. In some embodiments, the LFA comprises a 3D structure. In some embodiments, the LFA comprises a layer of a porous matrix that induces a 3D structure. In some embodiments, the 3D structure integrates ATPS with LFA. In some embodiments, ATPS has a long phase separation time ( eg , micellar ATPS), and the phase separation time is improved by using 3D structures ( eg, by increasing the height of the LFA strip). In some embodiments, a mixed phase solution separates into a first phase solution and a second phase solution when the phase solution flows vertically through the LFA ( eg, through a layer of a porous matrix).

일부 구현예에서, LFA는 두께(: 높이, 깊이 또는 수직 치수)를 갖는다. 일부 구현예에서, 두께는 약 0.1 mm 내지 약 30 cm이다. 일부 구현예에서, 두께는 약 0.1 mm 내지 약 1 mm, 약 0.1 mm 내지 약 10 mm 또는 약 0.1 mm 내지 1 cm이다. 일부 구현예에서, 두께는 약 1 mm 내지 약 10 mm, 약 1 mm 내지 약 1 cm, 약 1 mm 내지 약 1.5 cm, 약 1 mm 내지 약 3 cm, 약 1 mm 내지 약 3.5 cm, 약 1 mm 내지 약 4 cm, 약 1 mm 내지 약 4.5 cm, 약 1 mm 내지 약 5 cm, 약 1 mm 내지 약 5.5 cm, 약 1 mm 내지 약 6 cm, 약 1 mm 내지 약 6.5 cm, 약 1 mm 내지 약 7 cm, 약 1 mm 내지 약 7.5 cm, 약 1 mm 내지 약 8 cm, 약 1 mm 내지 약 8.5 cm, 약 1 mm 내지 약 9 cm, 또는 약 1 mm 내지 약 9.5 cm, 또는 약 1 mm 내지 약 10 cm이다. 일부 구현예에서, 두께는 약 0.5 cm 내지 약 5 cm이다.In some embodiments, the LFA has a thickness ( eg , a height, depth, or vertical dimension). In some embodiments, the thickness is from about 0.1 mm to about 30 cm. In some embodiments, the thickness is from about 0.1 mm to about 1 mm, from about 0.1 mm to about 10 mm, or from about 0.1 mm to 1 cm. In some embodiments, the thickness is from about 1 mm to about 10 mm, from about 1 mm to about 1 cm, from about 1 mm to about 1.5 cm, from about 1 mm to about 3 cm, from about 1 mm to about 3.5 cm, about 1 mm to about 4 cm, about 1 mm to about 4.5 cm, about 1 mm to about 5 cm, about 1 mm to about 5.5 cm, about 1 mm to about 6 cm, about 1 mm to about 6.5 cm, about 1 mm to about 7 cm, about 1 mm to about 7.5 cm, about 1 mm to about 8 cm, about 1 mm to about 8.5 cm, about 1 mm to about 9 cm, or about 1 mm to about 9.5 cm, or about 1 mm to about It is 10 cm. In some embodiments, the thickness is from about 0.5 cm to about 5 cm.

다중 경로multipath

일부 구현예에서, LFA는 제1 경로 및 제2 경로, 또는 적어도 제1 경로 및 제2 경로를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 상 용액은 우선적으로 제1 경로를 통해 유동하고, 제2 상 용액은 우선적으로 제2 경로를 통해 유동한다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 종이를 통해 유동 동안 리딩 유체에서 농축되지 않을 수 있다. 일부 구현예에서, LFA는 리딩 유체가 적시에 검출 영역을 통해 통과하는 제1 유체이도록 유동을 재지시하도록 설계되어 있다. 일부 구현예에서, 유동을 재지시하는 것은 새로운 유동 경로를 도입함을 포함한다. 일부 구현예에서, 유동을 재지시하는 것은 3D 종이 구조를 도입함을 포함한다. 일부 구현예에서, 유동을 재지시하는 것은 유체의 상에 따르는 우선적 유동이 존재하는 다중 경로 루트를 제공하거나 통합함을 포함한다. 일부 구현예에서, 유동을 재지시하는 것은 유동을 재지시하기 위해 상기 방법을 조합함을 포함한다. 일부 구현예에서, 유동을 재지시하는 것은 상 분리를 향상시키고/시키거나 표적 분석물이 검출 영역을 통해 유동하도록 지시한다. In some embodiments, the LFA comprises a first pathway and a second pathway, or at least a first pathway and a second pathway. In some embodiments, the first phase solution preferentially flows through the first pathway and the second phase solution preferentially flows through the second pathway. In some embodiments, the target analyte may not be concentrated in the reading fluid during flow through the paper. In some embodiments, the LFA is designed to redirect flow such that the reading fluid is the first fluid to pass through the detection area at the right time. In some embodiments, redirecting flow comprises introducing a new flow path. In some embodiments, redirecting flow comprises introducing a 3D paper structure. In some embodiments, redirecting flow comprises providing or incorporating a multi-path route in which there is preferential flow along the phase of the fluid. In some embodiments, redirecting flow comprises combining the above methods to redirect flow. In some embodiments, redirecting flow enhances phase separation and/or directs the target analyte to flow through the detection region.

일부 구현예에서, LFA는 작동 완충제를 함유하는 LFA 세그먼트 및 샘플이 LFA에 적용된 후 도입되는 건조 수신지를 함유하는 LFA 세그먼트를 포함함으로써 유동을 재지시하도록 구성되어 있다. 일부 구현예에서, LFA는 작동 완충제를 함유하는 LFA 세그먼트 및 샘플이 LFA를 통해 유동하기 시작한 후 도입되는 건조 수신지를 함유하는 LFA 세그먼트를 포함함으로써 유동을 재지시하도록 구성되어 있다. 일부 구현예에서, 표적은 지체 유체에서 농축되고, 그러한 경우, 작동 완충제는 지체 유체(리딩 유체를 제조하는)를 검출 영역으로 재라우팅한다(참조: 예를 들면, 오류! 참조원은 발견되지 않음.A). 일부 구현예에서, 작동 완충제 및 건조 수신지 세그먼트는 농축된 분석물을 함유하는 리딩 상을검출 영역으로 밀어낸다(도 18b).In some embodiments, the LFA is configured to redirect flow by comprising an LFA segment containing a working buffer and an LFA segment containing a dry destination that is introduced after the sample is applied to the LFA. In some embodiments, the LFA is configured to redirect flow by comprising an LFA segment containing a working buffer and an LFA segment containing a dry destination that is introduced after the sample begins to flow through the LFA. In some embodiments, the target is concentrated in the retention fluid, in which case the working buffer reroutes the retention fluid (which makes the reading fluid) to the detection region ( see e.g., Fig. Error! References not found) No. A ). In some embodiments, the working buffer and dry destination segments repel the reading phase containing the concentrated analyte to the detection zone ( FIG. 18B ).

일부 구현예에서, 복수의 표적 분석물이 존재하고, 장치는 제1 표적 분석물을 제1 상 용액으로, 제2 표적 분석물을 제2 상 용액으로 분할하도록 구성되어 있고, 여기서 LFA는 제1 방향 영역에 제1 상 용액을 위한 제1 루트를 포함하고, LFA는 제2 검출 영역에 제2 상 용액을 위한 제2 루트를 포함한다. 일부 구현예에서, 제1 루트는 다공성 매트릭스의 제1 형태로 이루어지고, 제2 루트는 다공성 매트릭스의 제2 형태로 이루어지고, 여기서 다공성 매트릭스의 제1 형태 및 다공성 매트릭스의 제2 형태는 상이하다(: 상이한 다공성, 전하, 소수성, 3차원 구조 등). 일부 구현예에서, 다공성 매트릭스의 제1 형태는 다공성 매트릭스의 제2 형태보다 더 소수성/친수성이다(참조: 예를 들면, 도 19). 일부 구현예에서, 중합체 풍부 상 용액은 보다 소수성 스트림을 통해 우선적으로 유동할 수 있는반면, 농축된 분석물을 함유하는 중합체 결핍 상 용액은 보다 친수성 종이를 통해 유동할 수 있다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 하류 LFA 성능에 영향을 미칠 수 있는 오염물질을 함유할 수 있는 중합체 풍부 상을 “정제시킴”으로써 농축된다. 일부 구현예에서, 복수의 표적 분석물 중의 표적 분석물 중의 하나 이상은 ATPS의 상이한 상으로분할한다.In some embodiments, a plurality of target analytes are present, and the device is configured to partition a first target analyte into a first phase solution and a second target analyte into a second phase solution, wherein the LFA is the first The direction region comprises a first route for the first phase solution, and the LFA comprises a second route for the second phase solution in the second detection region. In some embodiments, the first route consists of a first form of the porous matrix, and the second route consists of a second form of the porous matrix, wherein the first form of the porous matrix and the second form of the porous matrix are different ( eg different porosity, charge, hydrophobicity, three-dimensional structure, etc.). In some embodiments, the first form of the porous matrix is more hydrophobic/hydrophilic than the second form of the porous matrix (see , eg , FIG. 19 ). In some embodiments, the polymer-rich phase solution can preferentially flow through the more hydrophobic stream, while the polymer-poor phase solution containing the concentrated analyte can flow through the more hydrophilic paper. In some embodiments, the target analyte is enriched by “purifying” the polymer-rich phase that may contain contaminants that may affect downstream LFA performance. In some embodiments, one or more of the target analytes of the plurality of target analytes partition into different phases of ATPS.

일부 구현예에서, 프로브는 자기 입자를 포함하고, 프로브-분석물 복합체는 하나 이상의 자석에의해 재지시된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 자석은 LFA의 특정 위치(: 검출 영역)에서/를 향해 프로브를 농축시키기 위해 종이 스트립을 따라 배치된다. 또는, 일부 구현예에서, 프로브는 자석을 포함하고, 프로브-분석물 복합체는 하나 이상의 자기/상자성 입자에 의해 재지시된다. 일부 구현예에서, 하나 이상의 자기/상자성 입자는 LFA의 특정 위치(: 검출 영역)에서/를 향해 프로브를 농축시키기 위해 종이 스트립을 따라 배치된다. In some embodiments, the probe comprises magnetic particles and the probe-analyte complex is redirected by one or more magnets. In some embodiments, one or more magnets are placed along the paper strip to concentrate the probe at/to a specific location ( eg , detection area) of the LFA. Or, in some embodiments, the probe comprises a magnet and the probe-analyte complex is redirected by one or more magnetic/paramagnetic particles. In some embodiments, one or more magnetic/paramagnetic particles are placed along a strip of paper to concentrate the probe at/to a specific location ( eg , detection area) of the LFA.

프로브probe

특정 구현예에서, 본우너에 기재된 시스템 및/또는 장치는 포함하고/하거나 본원에 기재된 방법은프로브를 사용하고, 여기서 프로브는 프로브-분석물 복합체를 형성하기 위해 표적 분석물에 결합하는 결합 잔기를 포함한다. 본원에 사용된 용어 “표적 분석물” 및 “프로브-분석물 복합체”는 다르게 구체화되지 않는 한 상호교환적으로 사용된다. In certain embodiments, a system and/or device described herein comprises and/or a method described herein uses a probe, wherein the probe comprises a binding moiety that binds to a target analyte to form a probe-analyte complex. include As used herein, the terms “target analyte” and “probe-analyte complex” are used interchangeably unless otherwise specified.

일부 구현예에서, 표적 분석물 단독은 우선적으로 제1 상 용액 또는 제2 상 용액 또는 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면으로 분할된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물 단독은 극도로 제1 상 용액 또는 제2 상 용액 또는 제1 상 용액과제2 상 용액의 계면으로 분할된다. In some embodiments, the target analyte alone preferentially partitions into a first phase solution or a second phase solution or an interface of a first phase solution and a second phase solution. In some embodiments, the target analyte alone is extremely partitioned into a first phase solution or a second phase solution or an interface of a first phase solution and a second phase solution.

일부 구현예에서, 표적 분석물 단독은 우선적으로 제1 상 용액 또는 제2 상 용액 또는 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면으로 분할되지 않는다. 일부 구현예에서, 표적 분석물 단독은 극도로 제1 상 용액 또는 제2 상 용액 또는 제1 상 용액과제2 상 용액의 계면으로 분할되지 않는다.In some embodiments, the target analyte alone does not preferentially partition into the first phase solution or the second phase solution or the interface of the first phase solution and the second phase solution. In some embodiments, the target analyte alone does not extremely partition into the first phase solution or the second phase solution or the interface of the first phase solution and the second phase solution.

일부 구현예에서, 프로브-분석물 복합체는 우선적으로 제1 상 용액 또는 제2 상 용액 또는 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면으로 분할되어 (프로브-분석물 복합체의) 표적 분석물이 우선적으로 제1 상 용액 또는 제2 상 용액 또는 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면으로 분할되도록 한다. In some embodiments, the probe-analyte complex preferentially partitions into a first phase solution or a second phase solution or an interface of a first phase solution and a second phase solution such that the target analyte (of the probe-analyte complex) is preferentially to be partitioned into the first phase solution or the second phase solution or the interface between the first phase solution and the second phase solution.

일부 구현예에서, 프로브-분석물 복합체는 극도로 제1 상 용액 또는 제2 상 용액 또는 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면으로 분할되어 (프로브-분석물 복합체의) 표적 분석물이 극도로 제1 상 용액 또는 제2 상 용액 또는 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면으로 분할되도록 한다.In some embodiments, the probe-analyte complex is extremely partitioned into a first phase solution or a second phase solution or an interface of a first phase solution and a second phase solution such that the target analyte (of the probe-analyte complex) is extremely with the first phase solution or the second phase solution or the interface between the first phase solution and the second phase solution.

일부 구현예에서, 구 “우선적으로 분할된다"는, 표적 분석물 (또는 프로브-분석물 복합체)의 ATPS의 제1/제2 상 용액으로의 분할과 관련하여 사용될 때, 더 많은 양의 표적 분석물이 ATPS의 또 다른 상 용액에서보다 바람직한 상 용액에 배치된다는 것을 나타낸다. In some embodiments, the phrase “preferentially cleaved” when used in reference to the cleavage of a target analyte (or probe-analyte complex) into a first/second phase solution of a higher amount of target analyte This indicates that water is placed in the phase solution, which is more preferred than in another phase solution of ATPS.

일부 구현예에서, 구 “극도로 분할된다"는, 표적 분석물 (또는 프로브-분석물 복합체)의 ATPS의 제1/제2 상 용액으로의 분할과 관련하여 사용될 때, 약 90% 이상의 표적 분석물이 ATPS의 또 다른 상 용액에서보다 바람직한 상 용액에 배치된다는 것을 나타낸다. In some embodiments, the phrase “extremely cleaved” when used in reference to cleavage of a target analyte (or probe-analyte complex) into a first/second phase solution of at least about 90% of the target analyte This indicates that water is placed in the phase solution, which is more preferred than in another phase solution of ATPS.

일부 구현예에서, 보다 많은 양의 표적 분석물은 제1 상 용액으로 분할된다. 일부 구현예에서, 약 50% 초과, 약 55% 초과, 약 60% 초과, 약 65% 초과, 약 70% 초과, 약 75% 초과, 약 80% 초과, 약 85% 초과, 약 90% 초과, 약 95% 초과, 약 98% 초과, 약 99% 초과의 표적 분석물은 제1 상 용액으로 분할된다. 일부 구현예에서, 약 99% 초과, 약 99.1% 초과, 약 99.2% 초과, 약 99.3% 초과, 약 99.4% 초과, 약 99.5% 초과, 약 99.6% 초과, 약 99.7% 초과, 약 99.8% 초과, 약 99.9% 초과의 표적 분석물은 제1 상 용액으로 분할된다. In some embodiments, a greater amount of the target analyte is partitioned into the first phase solution. In some embodiments, greater than about 50%, greater than about 55%, greater than about 60%, greater than about 65%, greater than about 70%, greater than about 75%, greater than about 80%, greater than about 85%, greater than about 90%, More than about 95%, greater than about 98%, and greater than about 99% of the target analyte is partitioned into the first phase solution. In some embodiments, greater than about 99%, greater than about 99.1%, greater than about 99.2%, greater than about 99.3%, greater than about 99.4%, greater than about 99.5%, greater than about 99.6%, greater than about 99.7%, greater than about 99.8%, More than about 99.9% of the target analyte is resolved into the first phase solution.

일부 구현예에서, 보다 많은 양의 분석물이 제2 상 용액으로 분할된다. 일부 구현예에서, 약 50% 초과, 약 55% 초과, 약 60% 초과, 약 65% 초과, 약 70% 초과, 약 75% 초과, 약 80% 초과, 약 85% 초과, 약 90% 초과, 약 95% 초과, 약 98% 초과, 약 99% 초과의 표적 분석물이 제2 상 용액으로 분할된다. 일부 구현예에서, 약 99% 초과, 약 99.1% 초과, 약 99.2% 초과, 약 99.3% 초과, 약 99.4% 초과, 약 99.5% 초과, 약 99.6% 초과, 약 99.7% 초과, 약 99.8% 초과, 약 99.9% 초과의 표적 분석물이 제2 상 용액으로 분할된다.In some embodiments, a greater amount of analyte is partitioned into the second phase solution. In some embodiments, greater than about 50%, greater than about 55%, greater than about 60%, greater than about 65%, greater than about 70%, greater than about 75%, greater than about 80%, greater than about 85%, greater than about 90%, More than about 95%, greater than about 98%, and greater than about 99% of the target analyte is partitioned into the second phase solution. In some embodiments, greater than about 99%, greater than about 99.1%, greater than about 99.2%, greater than about 99.3%, greater than about 99.4%, greater than about 99.5%, greater than about 99.6%, greater than about 99.7%, greater than about 99.8%, More than about 99.9% of the target analyte is resolved into the second phase solution.

일부 구현예에서, 보다 많은 양의 분석물이 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면으로 분할된다. 일부 구현예에서, 약 50% 초과, 약 55% 초과, 약 60% 초과, 약 65% 초과, 약 70% 초과, 약 75% 초과, 약 80% 초과, 약 85% 초과, 약 90% 초과, 약 95% 초과, 약 98% 초과, 약 99% 초과의 표적 분석물이 계면으로 분할된다. 일부 구현예에서, 약 99% 초과, 약 99.1% 초과, 약 99.2% 초과, 약 99.3% 초과, 약 99.4% 초과, 약 99.5% 초과, 약 99.6% 초과, 약 99.7% 초과, 약 99.8% 초과, 약 99.9% 초과의 표적 분석물이 계면으로 분할된다.In some embodiments, a greater amount of analyte partitions at the interface of the first phase solution and the second phase solution. In some embodiments, greater than about 50%, greater than about 55%, greater than about 60%, greater than about 65%, greater than about 70%, greater than about 75%, greater than about 80%, greater than about 85%, greater than about 90%, More than about 95%, greater than about 98%, and greater than about 99% of the target analyte are interfacially resolved. In some embodiments, greater than about 99%, greater than about 99.1%, greater than about 99.2%, greater than about 99.3%, greater than about 99.4%, greater than about 99.5%, greater than about 99.6%, greater than about 99.7%, greater than about 99.8%, More than about 99.9% of the target analyte is interfacially resolved.

일부 구현예에서, 프로브-분석물 복합체는 LFA에의 적용을 추출하고/하거나 수집한다(참조: 예를 들면, 도 2). In some embodiments, the probe-analyte complex extracts and/or collects application to LFA ( see, eg, FIG. 2 ).

일부 구현예에서, 프로브 및/또는 프로브-분석물 복합체는 용액에 재현탁된다(: 재현탁된 용액). 일부 구현예에서, 재현탁된 용액은 물을 포함한다. 일부 구현예에서, 재현탁된 용액은 식염수를 포함한다. 일부 구현예에서, 재현탁된 용액은 완충제를 포함한다. 일부 구현예에서, 재현탁된 용액은 인산화 완충 식염수(PBS) 용액을 포함한다. 일부 구현예에서, 완충제는 아세트산을 포함한다. 일부 구현예에서, 완충제는 트리스를 포함한다. 일부 구현예에서, 완충제는 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)을 포함한다. 일부 구현예에서, 완충제는 붕산을 포함한다. 일부 구현예에서, 완충제는 보레이트 완충제이다. 일부 구현예에서, 완충제는 붕산리튬 완충제이다. 일부 구현예에서, 완충제는 붕산나트륨 완충제이다.In some embodiments, the probe and/or probe-analyte complex is resuspended in solution ( eg , resuspended solution). In some embodiments, the resuspended solution comprises water. In some embodiments, the resuspended solution comprises saline. In some embodiments, the resuspended solution comprises a buffer. In some embodiments, the resuspended solution comprises a phosphate buffered saline (PBS) solution. In some embodiments, the buffer comprises acetic acid. In some embodiments, the buffer comprises Tris. In some embodiments, the buffer comprises ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA). In some embodiments, the buffer comprises boric acid. In some embodiments, the buffer is a borate buffer. In some embodiments, the buffer is a lithium borate buffer. In some embodiments, the buffer is a sodium borate buffer.

일부 구현예에서, 재현탁된 용액은 약 2, 약 2.5, 약 3, 약 3.5, 약 4, 약 4.5, 약 5, 약 5.5, 약 6, 약 6.5, 약 7, 약 7.5, 약 8, 약 8.5, 약 9, 약 9.5, 약 10, 약 10.5, 약 11, 약 11.5 또는 약 12의 pH를 갖는다. 일부 구현예에서, 재현탁된 용액은 약 9의 pH를 갖는다.In some embodiments, the resuspended solution is about 2, about 2.5, about 3, about 3.5, about 4, about 4.5, about 5, about 5.5, about 6, about 6.5, about 7, about 7.5, about 8, about a pH of 8.5, about 9, about 9.5, about 10, about 10.5, about 11, about 11.5, or about 12. In some embodiments, the resuspended solution has a pH of about 9.

일부 구현예에서, 장치는 1개의 프로브를 포함하거나 이를 사용하도록 구성되고/되거나 장치에서 실행되는 검정은 이를 사용한다. 일부 구현예에서, 장치는 적어도 2개의 상이한 프로브 또는 적어도 3개의 상이한 프로브 또는 적어도 4개의 상이한 프로브 또는 적어도 5개의 상이한 프로브 또는 적어도 7개의 상이한 프로브 또는 적어도 10개의 상이한 프로브 또는 적어도 15개의 상이한 프로브 또는 적어도 20개의 상이한 프로브를 포함하거나 이를 사용하도록 구성되고/되거나 장치에서 실행되는 검정은 이를 사용한다.In some embodiments, a device comprises or is configured to use one probe and/or an assay run on the device uses it. In some embodiments, the device comprises at least 2 different probes or at least 3 different probes or at least 4 different probes or at least 5 different probes or at least 7 different probes or at least 10 different probes or at least 15 different probes or at least Assays that include or are configured to use 20 different probes and/or run on the device use them.

일부 구현예에서, 프로브는 합성 중합체, 금속, 광물, 유리, 석영, 세라믹, 생물학적 중합체, 플라스틱 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론(DELRIN®), 폴리테트타플루오로에틸렌(TEFLON®), 덱스트란 및 폴리비닐 클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 폴리에틸렌은 폴리에틸렌 글리콜이다. 일부 구현예에서, 폴리프로필렌은 폴리프로필렌 글리콜이다. 일부 구현예에서, 프로브는 콜라겐, 셀룰로즈 및 키틴으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 생물학적 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브는 금, 은, 백금, 티탄, 스테인레스 강, 알루미늄, 및 이의 합금으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브는 나노입자(: 금 나노입자, 은 나노입자 )를 포함한다. In some embodiments, the probe comprises a material selected from the group consisting of synthetic polymers, metals, minerals, glass, quartz, ceramics, biological polymers, plastics, and combinations thereof. In some embodiments, the probe comprises a polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, nylon (DELRIN®), polytetrafluoroethylene (TEFLON®), dextran, and polyvinyl chloride. In some embodiments, the polyethylene is polyethylene glycol. In some embodiments, the polypropylene is polypropylene glycol. In some embodiments, the probe comprises a biological polymer selected from the group consisting of collagen, cellulose and chitin. In some embodiments, the probe comprises a metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, titanium, stainless steel, aluminum, and alloys thereof. In some embodiments, the probe comprises nanoparticles ( eg , gold nanoparticles, silver nanoparticles, etc. ).

일부 구현예에서, 프로브는 코팅을 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 코팅은 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜을 포함한다. 일부 구현예에서, 코팅은 폴리프로필렌을 포함한다. 일부 구현예에서, 코팅은 폴리프로필렌 글리콜을 포함한다. 일부 구현예에서, 코팅은 덱스트란을 포함한다. 일부 구현예에서, 코팅은 친수성 단백질을 포함한다. 일부 구현예에서, 코팅은 혈청 알부민을 포함한다. 일부 구현예에서, 코팅은 제1 상 용액 또는 제2 상 용액에 대한 친화성을 갖는다. In some embodiments, the probe further comprises a coating. In some embodiments, the coating comprises polyethylene glycol or polypropylene glycol. In some embodiments, the coating comprises polypropylene. In some embodiments, the coating comprises polypropylene glycol. In some embodiments, the coating comprises dextran. In some embodiments, the coating comprises a hydrophilic protein. In some embodiments, the coating comprises serum albumin. In some embodiments, the coating has an affinity for a first phase solution or a second phase solution.

일부 구현예에서, 샘플 중의 표적 분석물의 양은, 분석물이 LFA에 의한 검출을 가능하게 하도록 실질적으로 농축될 필요가 있도록, 매우 적다. 특정 구현예에서, 실질적인 농도는 계면에서 달성되는데, 분석물 농축 정도는 분석물이 분할되거나 농축되는 상의 용적에 의존하고, 계면에서 “용적”은 벌크 상에 비해 매우 적기 때문이다.In some embodiments, the amount of target analyte in the sample is very small such that the analyte needs to be substantially concentrated to enable detection by LFA. In certain embodiments, a substantial concentration is achieved at the interface, since the degree of analyte enrichment depends on the volume of the phase in which the analyte is partitioned or concentrated, and the “volume” at the interface is very small compared to the bulk phase.

일부 구현예에서, 프로브는 표적 분석물을 계면을 향해 구동하기 위해 우선적으로 (또는 극도로) 계면에서 분할한다. 일부 구현예에서, 프로브는 이들의 표면 화학에 기인하여 우선적으로 (또는 극도로) 계면에서 븐분할하고, 여기서 표면 화학. 비제한적 예로써, 폴리에틸렌 글리콜-인산칼륨(PEG/염) 시스템과 같은 중합체-염 ATPS 시스템의 계면에서 프로브-분석물 복합체를 구동하기 위해, 프로브는 PEG-풍부 상과의 PEG-PEG 상호작용을 촉진시키기 위해 PEG에 접합시키고( 또는 PEG화하고) 및/또는 PEG- 결핍 상과 친수성 상호작용을 촉진시키기 위해 친수성 단백질로 장식한다. 표적에 결합할 수 있는 특이적 항체 또는 다른 분자로 장식된 이러한 최적화된 프로브를 사용하여, 표적 분석물을 포획하고 계면에서 수집한다. 계면의 용적이 매우 작기 때문에, 분석물은 매우 농축시키고 후속적 LFA에 적용한다(도 8). In some embodiments, the probe preferentially (or extremely) cleaves at the interface to drive the target analyte towards the interface. In some embodiments, probes preferentially (or extremely) cleave at interfaces due to their surface chemistry, wherein the surface chemistry. As a non-limiting example, to drive the probe-analyte complex at the interface of a polymer-salt ATPS system, such as a polyethylene glycol-potassium phosphate (PEG/salt) system, the probe can undergo PEG-PEG interaction with the PEG-rich phase. It is conjugated to (or PEGylated) to PEG to facilitate and/or decorated with a hydrophilic protein to promote hydrophilic interaction with the PEG-deficient phase. Using these optimized probes decorated with specific antibodies or other molecules capable of binding the target, target analytes are captured and collected at the interface. Because the volume of the interface is very small, the analyte is highly concentrated and subjected to subsequent LFA ( FIG. 8 ).

일부 구현예에서, PEG/염 ATPS의 계면에서 분할할 수 있는 금 나노프로브(GNP)가 제조되고, 작동 조건은 GNP/분석물의 매우 높은 회수와 함께 신속한 상 분리 시간을 가능하게 하도록 최적화된다. 비제한적인 예로써, 트랜스페린(Tf) 검출의 100배 개선은 ATPS로부터 계면 추출과 조합 후 LFA를사용하여 증명되었다(실시예 5 참조).In some embodiments, cleavable gold nanoprobes (GNPs) at the interface of PEG/salt ATPS are prepared, and operating conditions are optimized to enable fast phase separation times with very high recovery of GNPs/analytes. As a non-limiting example, a 100-fold improvement in transferrin (Tf) detection was demonstrated using LFA in combination with interfacial extraction from ATPS (see Example 5).

일부 구현예에서, 프로브-분석물 복합체는 ATPS 중의 고체-액체 계면에서 분할된다. 일부 구현예에서, 고체는 ATPS를 함유하는 챔버의 벽이다. 일부 구현예에서, 고체는 수집기이다. 일부 구현예에서, 고체는 고체 중합체를 포함한다. 일부 구현예에서, 고체 중합체는 폴리에틸렌, 셀룰로즈, 키틴, 나일론, 폴리옥시메틸렌(DELRIN®), 폴리테트라플루오로에틸렌(TEFLON®), 폴리비닐 클로라이드 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 고체 중합체는 폴리프로필렌을 포함한다(참조: 예를 들면, 도 9). 일부 구현예에서, 프로브-분석물 복합체를 고체에 고착시키고, 고체-액체 계면에서 적은 용적으로 존재하고 벌크 상의 용적에 의해 희석되지 않기 때문에 매우 농축시킨다. 일부 구현예에서, 벌크 상은 농축된 분석물을 파괴하지 않고 제거하고, LFA에의 후속적 적용과 함께 세척하여 수집한다(도 10). 일부 구현예에서, 이 접근법은 분석물을 상당히 농축시키고, 외부 힘(: 자석)을 사용하지 않고 수집을 가능하게 한다. 또는, 프로브는 자기 재료를 포함하고, 이 접근법은 자석과 함께 사용된다. 일부 구현예에서, 이러한 프로브는 극단적인 분석물 농도를 위해 계면에서 농축되도록 변형된다. 상기 언급한 바와 같이, 이 접근법은 자석의 사용을 통해 ATPS에 의해 비특이적으로 농축되는 다른 오염물질로부터 표적 분석물의 추가의 분리를 제공할 수 있다. 일부 구현예에서, ATPS 농도는, 자기 프로브가 먼저 특정 위치(계면)에서 매우 적은 용적으로 농축되기 때문에 자기 프로브가 보다 효율적으로 작동할 수 있도록 한다. 따라서, 농축된 분석물을 수집하기 위해 보다 작은 자석 또는 약한 자기장이 필요하다. 일부 구현예에서, ATPS 계면 농도와 자기 프로브의 조합은 현재의 최첨단에 비해 보다 효과적이고 신속하고 저렴한 장치의 개발을 가능하게 한다.In some embodiments, the probe-analyte complex is cleaved at the solid-liquid interface in ATPS. In some embodiments, the solid is the wall of the chamber containing ATPS. In some embodiments, the solid is a collector. In some embodiments, the solid comprises a solid polymer. In some embodiments, the solid polymer is selected from polyethylene, cellulose, chitin, nylon, polyoxymethylene (DELRIN®), polytetrafluoroethylene (TEFLON®), polyvinyl chloride, and combinations thereof. In some embodiments, the solid polymer comprises polypropylene ( see, eg, FIG. 9 ). In some embodiments, the probe-analyte complexes are anchored to the solid and are highly concentrated as they exist in small volumes at the solid-liquid interface and are not diluted by the volume of the bulk phase. In some embodiments, the bulk phase is removed without destroying the concentrated analyte and collected by washing with subsequent application to LFA ( FIG. 10 ). In some embodiments, this approach significantly enriches the analyte and enables collection without the use of external forces ( eg , magnets). Alternatively, the probe comprises a magnetic material, and this approach is used with magnets. In some embodiments, such probes are modified to concentrate at the interface for extreme analyte concentrations. As mentioned above, this approach can provide for further separation of the target analyte from other contaminants that are non-specifically enriched by ATPS through the use of magnets. In some embodiments, the ATPS concentration allows the magnetic probe to operate more efficiently because the magnetic probe is first concentrated to a very small volume at a specific location (interface). Thus, smaller magnets or weak magnetic fields are needed to collect concentrated analytes. In some embodiments, the combination of ATPS interfacial concentrations and magnetic probes allows for the development of more effective, faster and less expensive devices compared to current state-of-the-art.

결합 잔기binding moiety

일부 구현예에서, 결합 잔기는 표적 분석물에 결합하는 분자이다. 일부 구현예에서, 결합 잔기는 표적 분석물에 특이적으로 결합하는 분자이다. 일부 구현예에서, "특이적으로 결합한다"는 분자가 우선적으로 표적 분석물에 결합하거나 다른 분자들에 대해서보다 표적 분석물에 대해 더 큰 친화성으로 결합한다는 것을 나타낸다. 비제한적인 예로써, 항체는 그것이 발생된 항원에 선택적으로 결합한다. 또한, 비제한적인 예로써, DNA 분자는 엄격한 조건하에 비관련 서열이 아니라 실질적으로 상보적인 서열에 결합한다. 일부 구현예에서, “특이적 결합”은 분자의 이종 집단(예:단백질 및 기타 생물학적 제제) 중의 표적 분석물의 존재의 결정적인 요인인 결합 반응을 의미할 수 있다. 일부 구현예에서, 결합 잔기는 이의 특별한 표적 분석물에 결합하고, 샘플에 존재하는 다른 분자에 상당량으로 결합하지 않는다.In some embodiments, the binding moiety is a molecule that binds to a target analyte. In some embodiments, the binding moiety is a molecule that specifically binds to a target analyte. In some embodiments, "specifically binds" indicates that a molecule preferentially binds to a target analyte or binds with greater affinity to a target analyte than to other molecules. By way of non-limiting example, an antibody selectively binds to the antigen from which it was generated. Also, by way of non-limiting example, a DNA molecule binds a substantially complementary sequence and not an unrelated sequence under stringent conditions. In some embodiments, “specific binding” can refer to a binding response that is a critical factor in the presence of a target analyte in a heterogeneous population of molecules ( eg, proteins and other biological agents). In some embodiments, the binding moiety binds its particular target analyte and does not bind in significant amounts to other molecules present in the sample.

일부 구현예에서, 결합 잔기는 항체, 렉틴, 단백질, 당단백질, 핵산, 단량체성 핵산, 중합체성 핵산, 압타머, 압타자임, 소분자, 중합체, 렉틴, 탄수화물, 다당류, 당, 지질 및 이의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 결합 잔기는 표적 분석물을 쌍으로 결합할 수 있는 분자이다.In some embodiments, the binding moiety is an antibody, lectin, protein, glycoprotein, nucleic acid, monomeric nucleic acid, polymeric nucleic acid, aptamer, aptazyme, small molecule, polymer, lectin, carbohydrate, polysaccharide, sugar, lipid and any thereof is selected from the group consisting of a combination of In some embodiments, a binding moiety is a molecule capable of pairwise binding a target analyte.

일부 구현예에서, 결합 잔기는 항체 또는 항체 단편이다. 항체 단편은 Fab, Fab‘, Fab‘-SH, F(ab')2, Fv, Fv’, Fd, Fd’, scFv, hsFv 단편, 카멜로이드 항체, 디아바디, 및 이하 기재된 다른 단편을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. In some embodiments, the binding moiety is an antibody or antibody fragment. Antibody fragments include Fab, Fab', Fab'-SH, F(ab') 2 , Fv, Fv', Fd, Fd', scFv, hsFv fragments, cameloid antibodies, diabodies, and other fragments described below, but , but not limited thereto.

일부 구현예에서, "항체"는 면역글로불린 유전자 또는 면역글로불린 유전자의 단편에 의해 코딩되는 하나 이상의 폴리펩티드로 이루어진 단백질을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 “항체” 및 “면역글로불린”은 다르게 구체화되지 않는 한 상호교환적으로 사용된다. 일부 구현예에서, 면역글로불린 유전자는 면역글로불린 불변 영역 유전자이다. 일부 구현예에서, 면역글로불린 유전자는, 비제한적인 예로써, 카파, 람다, 알파, 감마, 델타, 엡실론 또는 뮤 불변 영역 유전자이다. 일부 구현예에서, 면역글로불린 유전자는 면역글로불린 가변 영역 유전자이다. 일부 구현예에서, 면역글로불린 유전자는 경쇄를 포함한다. 일부 구현예에서, 경쇄는 카파 경쇄, 람다 경쇄 또는 이의 조합으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 면역글로불린 유전자는 중쇄를 포함한다. 일부 구현예에서, 경쇄는 감마, 뮤, 알파, 델타 또는 엡실론으로 분류되고, 이는 또한 각각 면역글로불린 부류, IgG, IgM, IgA, IgD 및 IgE에 상응한다.In some embodiments, "antibody" refers to a protein consisting of one or more polypeptides encoded by an immunoglobulin gene or fragment of an immunoglobulin gene. As used herein, the terms “antibody” and “immunoglobulin” are used interchangeably unless otherwise specified. In some embodiments, the immunoglobulin gene is an immunoglobulin constant region gene. In some embodiments, the immunoglobulin gene is a kappa, lambda, alpha, gamma, delta, epsilon or mu constant region gene, including but not limited to. In some embodiments, the immunoglobulin gene is an immunoglobulin variable region gene. In some embodiments, the immunoglobulin gene comprises a light chain. In some embodiments, the light chain is selected from a kappa light chain, a lambda light chain, or a combination thereof. In some embodiments, the immunoglobulin gene comprises a heavy chain. In some embodiments, light chains are classified as gamma, mu, alpha, delta or epsilon, which also correspond to the immunoglobulin classes, IgG, IgM, IgA, IgD and IgE, respectively.

일부 구현예에서, 면역글로불린은 사량체를 포함한다. 일부 구현예에서, 사량체는 폴리펩티드 쇄의 두 개의 동일한 쌍으로 구성되고, 각 쌍은 하나의 “경”쇄(약 25 kDa) ?? 하나의 "중"쇄(약 50-70 kDa)를 갖는다. 일부 구현예에서, 각 쇄의 N-말단은 주로 항원 인식에 책임이 있는 약 100 내지 110개 이상의 아미노산의 가변 영역을 정의한다. 용어 가변 경쇄(VL) 및 가변 중쇄(VH)는 각각 이러한 경쇄 및 중쇄를 의미한다.In some embodiments, the immunoglobulin comprises a tetramer. In some embodiments, a tetramer consists of two identical pairs of polypeptide chains, each pair comprising one “light” chain (about 25 kDa) ?? It has one "heavy" chain (about 50-70 kDa). In some embodiments, the N-terminus of each chain defines a variable region of about 100 to 110 or more amino acids primarily responsible for antigen recognition. The terms variable light (V L ) and variable heavy (V H ) chain refer to these light and heavy chains, respectively.

일부 구현예에서, 항체는 순수한 면역글로불린을 포함한다. 일부 구현예에서, 항체는 다양한 펩티다제에 의한 소화로 생성된 다수의 충분히 특성화된 단편으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 펩티다제는 펩신이다. 일부 구현예에서, 펩신은 자체가 디설파이드 결합에 의해 VH-CH1에 결합된 경쇄인 Fab의 이량체, F(ab)'2를 생성하기 위해 힌지 영역에서 디설파이드 결합을 소화시킨다. 일부 구현예에서, F(ab)'2는 힌지 영역에서 디설파이드 결합을 파괴하기 위해 완만한 조건하에 환원되어 (Fab')2 이량체를 Fab' 단량체로 변환시킨다. 일부 구현예에서, Fab' 단량체는 본질적으로 힌지 영역의 일부를 갖는 Fab로 이루어진다. 일부 구현예에서, Fab' 단편은 화학적으로 또는 재조합 DNA 방법론을 사용함으로써 신생 합성된다. 일부 구현예에서, 항체 단편은 전체 항체의 변형에 의해 생성된다. 일부 구현예에서, 항체 단편은 재조합 DNA 방법론을 사용하여 신생 합성된다. 일부 구현예에서, 항체는 단일 쇄 항체(단일 폴리펩티드 쇄로서 존재하는 항체)를 포함한다. 일부 구현예에서, 항체는 연속 폴리펩티드를 형성하기 위해 가변 중쇄 및 가변 경쇄가 (직접 또는펩티드 링커를 통해) 함께 결합되어 있는 단일 쇄 Fv 항체(sFv 또는 scFv)를 포함한다. 일부 구현예에서, 항체는 단일 쇄 Fv 항체를 포함한다. 일부 구현예에서, 항체는 직접 결합되거나 펩티드-코딩 링커에 의해 결합된 VH- 및 VL-코딩 서열을 포함하는 핵산으로부터 발현될 수 있는 공유 결합된 VH-VL 헤테로다이머를 포함한다. 일부 구현예에서, VH 및 VL은 단일 폴리펩타이드 쇄로서 각각에 결합되고, VH 및 VL 도메인은 비공유적으로 연결된다. 일부 구현예에서, Fab는 파지 상에서 나타나고, 여기서 쇄 중의 하나(중쇄 또는 경쇄)는 g3 캡시드 단백질에 융합되고, 상보성 쇄는 가용성 분자로서 주변 세포질로 보내진다. 일부 구현예에서, 두 쇄는 동일한 또는 상이한 레플리콘 상에서 코딩될 수 있다. 일부 구현예에서, 각 Fab 분자 중 두 개의 항체 쇄는 번역후 조립되고, 이량체는, 예를 들면, g3p에 대한 쇄 중의 하나의 결합을 통해 파지 입자로 도입된다. 일부 구현예에서, 항체는 파지 상에 표시되었다.In some embodiments, the antibody comprises pure immunoglobulin. In some embodiments, the antibody is selected from a number of well characterized fragments produced by digestion with various peptidases. In some embodiments, the peptidase is pepsin. In some embodiments, pepsin digests a disulfide bond at the hinge region to produce a dimer of Fab, F(ab)' 2 , which is itself a light chain bound to V H -C H 1 by a disulfide bond. In some embodiments, F(ab)′ 2 is reduced under gentle conditions to break the disulfide bond in the hinge region to convert the (Fab′) 2 dimer to a Fab′ monomer. In some embodiments, the Fab' monomer consists essentially of a Fab having a portion of the hinge region. In some embodiments, Fab' fragments are synthesized de novo chemically or by using recombinant DNA methodologies. In some embodiments, antibody fragments are produced by modification of whole antibodies. In some embodiments, antibody fragments are synthesized de novo using recombinant DNA methodology. In some embodiments, the antibody comprises a single chain antibody (an antibody that exists as a single polypeptide chain). In some embodiments, the antibody comprises a single chain Fv antibody (sFv or scFv) in which the variable heavy and variable light chains are joined together (either directly or via a peptide linker) to form a continuous polypeptide. In some embodiments, the antibody comprises a single chain Fv antibody. In some embodiments, an antibody comprises a covalently linked V H -V L heterodimer that can be expressed from a nucleic acid comprising V H - and V L -coding sequences that are directly attached or joined by a peptide-encoding linker. In some embodiments, V H and V L are linked to each as a single polypeptide chain, and the V H and V L domains are non-covalently linked. In some embodiments, the Fab appears on a phage, wherein one of the chains (heavy or light chain) is fused to a g3 capsid protein and the complementary chain is exported to the periplasm as a soluble molecule. In some embodiments, both chains may be encoded on the same or different replicons. In some embodiments, two antibody chains of each Fab molecule are post-translationally assembled and the dimer is introduced into the phage particle, eg, via binding of one of the chains to g3p. In some embodiments, the antibody is displayed on phage.

일부 구현예에서, 결합 잔기는 압타머를 포함한다. 일부 구현예에서, 압타머는 핵산으로부터 형성된 항체-유사체를 포함한다. 일부 구현예에서, 압타머는 일부 검정, 예를 들면, 재구성이 직접 검출되는 나노-CHEM-FET에서 검출되는 표지의 결합을 필요로 하지 않는다. 일부 구현예에서, 결합 잔기는 압타자임을 포함한다. 일부 구현예에서, 압타자임은 핵산으로부터 형성된 효소 유사체를 포함한다. 일부 구현예에서, 압타자임은 단지 제2의 특이적 분석물의 존재하에서만 특이적 분자를 포획하기위해 구성을 변경시키는 기능을 한다. In some embodiments, the binding moiety comprises an aptamer. In some embodiments, an aptamer comprises an antibody-analog formed from a nucleic acid. In some embodiments, the aptamer does not require binding of a label detected in some assays, eg, a nano-CHEM-FET in which the reconstitution is directly detected. In some embodiments, the binding moiety comprises an aptazyme. In some embodiments, an aptazyme comprises an enzyme analog formed from a nucleic acid. In some embodiments, the aptazyme functions to alter the composition to capture a specific molecule only in the presence of a second specific analyte.

용어 “소분자” 또는 “작은 유기 분자”는 일반적으로 의약품에 사용되는 유기 분자에 필적하는 크기의 분자를 의미한다.  이 용어는 생물학적 거대분자(: 단백질, 핵산 )를 제외한다. 바람직한 소분자는 최대 약 5000 Da, 더욱 바람직하게는 최대 2000 Da, 가장 바람직하게는 최대 약 1000 Da으로 크기가 다양하다. The term “small molecule” or “small organic molecule” refers to a molecule of a size comparable to that of an organic molecule generally used in pharmaceuticals. This term excludes biological macromolecules ( eg proteins, nucleic acids, etc. ). Preferred small molecules vary in size up to about 5000 Da, more preferably up to 2000 Da, and most preferably up to about 1000 Da.

일부 구현예에서, 항체 단편은 순수한 항체의 단백질분해성 소화를 통해 유도된다. 일부 구현예에서, 항체 단편은 재조합 숙주 세포에 의해 직접 생성된다. 일부 구현예에서, Fab, Fv 또는 ScFv 항체 단편은 내부 발현되고 이. 콜리(E. coli)로부터 분비되어 이들 다량의 용이한 생산을 가능하게 한다. 일부 구현예에서, 항체 단편은 항체 파지 라이브러리로부터 단리된다. 일부 구현예에서, Fab'-SH 단편은 이. 콜리로부터 직접 회수되고, F(ab')2 단편을 형성하기 위해 화학적으로 커플링될 수 있다. 일부 구현예에서, F(ab')2 단편은 재조합 숙주 세포 배양물로부터 직접 단리된다. 일부 구현예에서, Fab 및 F(ab')2 단편은 생체내 반감기를 증가시켰다. 일부 구현예에서, Fab 및 F(ab')2 단편은 회수 수용체 결합 에피토프 잔기를 포함한다. 항체 단편을 생산하기 위한 다른 기술은 당업자에게 명백할 것이다. 특정 구현예에서, 선택된 항체는 단일쇄 Fv 단편이다. 일부 구현예에서, Fv 또는 sFv는 불변 영역이 없는 순수한 결합 부위를 갖고; 따라서, 이들은 생체내 사용 동안 감소된 비특이적 결합에 적합하다. 일부 구현예에서, 항체 단편은 "선형 항체"이다. 일부 구현예에서, 선형 항체 단편은 단일특이적이다. 일부 구현예에서, 선형 항체 단편은 이중특이적이다. In some embodiments, antibody fragments are derived via proteolytic digestion of a pure antibody. In some embodiments, antibody fragments are produced directly by recombinant host cells. In some embodiments, the Fab, Fv or ScFv antibody fragment is internally expressed and is expressed in E. It is secreted from E. coli to allow for the easy production of these large quantities. In some embodiments, antibody fragments are isolated from antibody phage libraries. In some embodiments, the Fab'-SH fragment is E. coli and can be chemically coupled to form F(ab′) 2 fragments. In some embodiments, the F(ab′) 2 fragment is isolated directly from recombinant host cell culture. In some embodiments, Fab and F(ab′) 2 fragments increase half-life in vivo . In some embodiments, the Fab and F(ab') 2 fragments comprise a salvage receptor binding epitope residue. Other techniques for producing antibody fragments will be apparent to those skilled in the art. In certain embodiments, the antibody of choice is a single chain Fv fragment. In some embodiments, the Fv or sFv has a pure binding site free of constant regions; Therefore, they are suitable for reduced non-specific binding during in vivo use. In some embodiments, an antibody fragment is a “linear antibody”. In some embodiments, a linear antibody fragment is monospecific. In some embodiments, the linear antibody fragment is bispecific.

일부 구현예에서, 항체 단편은 디아바디이다. 일부 구현예에서, 디아바디는 2가 또는 이중특이적일 수 있는 두 개의 항원 결합 부위를 갖는 항체 단편이다. In some embodiments, the antibody fragment is a diabody. In some embodiments, a diabody is an antibody fragment having two antigen binding sites, which may be bivalent or bispecific.

일부 구현예에서, 항체 단편은 단일-도메인 항체이다. 일부 구현예에서, 단일-도메인 항체는 항체의 중쇄 가변 도메인의 일부 또는 모두 또는 경쇄 가변도메인의 일부 또는 모두를 포함하는 항체 단편이다. 특정 구현예에서, 단일-도메인 항체는 인간 단일-도메인 항체이다. In some embodiments, the antibody fragment is a single-domain antibody. In some embodiments, a single-domain antibody is an antibody fragment comprising part or all of the heavy chain variable domain or part or all of the light chain variable domain of an antibody. In certain embodiments, the single-domain antibody is a human single-domain antibody.

일부 구현예에서, 프로브는 검출가능한 표지를 포함한다. 일부 구현예에서, 프로브는 검출가능한 특성을 갖는다. 검출가능한 표지/검출가능한 특성은 분광학적, 광화학적, 생화학적, 면역화학적, 전기적, 광학적 또는 화학적 순단에 의한 임의의 조성을 포함한다. 예시적인 유용한 표지는 다음을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다: 형광 나노입자(예: 양자 점(Qdots)), 형광 염료(: 플루오레세인, 텍사스 레드, 로다민, 그린 형광성 단백질 등, 참조: 예를 들면, Molecular Probes, Eugene, Oregon, USA), 방사성 표지(: 3H, 125I, 35S, 14C, 32P, 99Tc, 203Pb, 67Ga, 68Ga, 72As, 111In, 113mIn, 97Ru, 62Cu, 64lCu, 52Fe, 52mMn, 51Cr, 186Re, 188Re, 77As, 90Y, 67Cu, 169Er, 121Sn, 127Te, 142Pr, 143Pr, 198Au, 199Au, 161Tb, 109Pd, 165Dy, 149Pm, 151Pm, 153Sm, 157Gd, 159Gd, 166Ho, 172Tm, 169Yb, 175Yb, 177Lu, 105Rh, 111Ag 등), 효소 (: 서양 고추냉이 퍼옥시다제, 알칼리성 포스파타제 및 ELISA에 통상적으로 사용되는 다른 것들), 다양한 비색 표지, 자기 또는 상자성 표지(예: 자기 및/또는 상자성 나노입자), 스핀 표지, 방사성-불투명 표지 등. In some embodiments, the probe comprises a detectable label. In some embodiments, the probe has detectable properties. Detectable labels/detectable properties include any composition by spectroscopic, photochemical, biochemical, immunochemical, electrical, optical or chemical processing. Exemplary useful labels include, but are not limited to: fluorescent nanoparticles ( eg, quantum dots (Qdots)) , fluorescent dyes ( eg , fluorescein, Texas red, rhodamine, green fluorescent protein, etc., see: e.g., Molecular Probes, Eugene, Oregon, USA), radiolabeled ( e.g. , 3 H, 125 I, 35 S, 14 C, 32 P, 99 Tc, 203 Pb, 67 Ga, 68 Ga, 72 As, 111 In, 113m In, 97 Ru, 62 Cu, 64lCu, 52 Fe, 52m Mn, 51 Cr, 186 Re, 188 Re, 77 As, 90 Y, 67 Cu, 169 Er, 121 Sn, 127 Te, 142 Pr, 143 Pr, 198 Au, 199 Au, 161 Tb, 109 Pd, 165 Dy, 149 Pm, 151 Pm, 153 Sm, 157 Gd, 159 Gd, 166 Ho, 172 Tm, 169 Yb, 175 Yb, 177 Lu, 105 Rh, 111 Ag, etc.), enzymes ( eg horseradish peroxidase, alkaline phosphatase and others commonly used in ELISA), various colorimetric labels, magnetic or paramagnetic labels ( eg magnetic and/or paramagnetic nanoparticles), spin labels, radio-opaque labels, etc.

대안적으로 또는 추가로, 프로브는 검출가능한 표지를 포함하는 또 하나의 입자에 결합한다. 대안적으로 또는 추가로, 프로브는 검출가능한 특성을 갖는 또 하나의 입자에 결합한다. 일부 구현예에서, 프로브는 검출 영역(: 시험 라인, 대조군 라인)에서 검출가능한 신호를 제공한다. 일부 구현예에서, 검출가능한 표지/특성은 비색 표지/특성, 형광 표지/특성, 효소 표지/특성, 컬러리제닉 표지/특성 및 방사성 표지/특성으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 프로브는 금 나노입자이고, 검출가능한 특성은 색상이다. 일부 구현예에서, 색상은 오렌지색, 적색 및 자주색으로부터 선택된다.Alternatively or additionally, the probe binds to another particle comprising a detectable label. Alternatively or additionally, the probe binds to another particle with detectable properties. In some embodiments, the probe provides a detectable signal in a detection region ( eg , a test line, a control line). In some embodiments, the detectable label/property is selected from the group consisting of a colorimetric label/property, a fluorescent label/property, an enzymatic label/property, a colorgenic label/property, and a radioactive label/property. In some embodiments, the probe is a gold nanoparticle and the detectable property is color. In some embodiments, the color is selected from orange, red and purple.

일부 구현예에서, 프로브는 자기 및/또는 상자상 입자를 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 철, 니켈, 코발트 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 알니코, 알루미늄-니켈-코발트 합금을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 희토류 금속의 합금을 포함한다. 일부 구현예에서, 희토류 금속은 스칸듐, 이트륨, 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 네오디뮴, 프로메튬, 사마륨, 유로퓸, 가돌리늄, 테르븀, 디스프로슘, 홀뮴, 에르븀, 툴륨, 이테르븀, 루테튬 또는 이들의 조합체로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 자기 성분은 희토류 광물을 포함한다. 일부 구현예에서, 희토류 광물은 자철석을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 철을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 강자성 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 강자성 재료는 연질 강자성 재료이다. 일부 구현예에서, 연질 강자성 재료는 어닐링된 철을 포함한다. 일부 구현예에서, 연질 강자성 재료는 아연, 니켈, 망간 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 구현예에서, 연질 강자성 재료는 망간-아연 페라이트(MnaZn(1-a)Fe2O4) 및 니켈-아연 페라이트(NiaZn(1-a)Fe2O4)로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 강자성 재료는 경질 강자성 재료이다. 일부 구현예에서, 경질 강자성 재료는 알니코 또는 페라이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 경질 강자성 재료는 스트론튬 페라이트, SrFe12O19 (SrOㆍ6Fe2O3), 바륨 페라이트, BaFe12O19 (BaOㆍ6Fe2O3) 및 코발트 페라이트, CoFe2O4 (CoOㆍFe2O3)로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 자기 성분은 페라이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 페라이트는 헤마타이트(Fe2O3)로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 자기 성분은 페라이트를 포함한다. 일부 구현예에서, 페라이트는 마그네타이트(Fe3O4)로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 Fe3O4를 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 Fe2O3을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 본질적으로 Fe3O4로 이루어진다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 본질적으로 Fe2O3으로 이루어진다. In some embodiments, the probe comprises magnetic and/or box-shaped particles. In some embodiments, the magnetic particles comprise a material selected from the group consisting of iron, nickel, cobalt, and combinations thereof. In some embodiments, the magnetic particles comprise an alnico, aluminum-nickel-cobalt alloy. In some embodiments, the magnetic particles comprise an alloy of a rare earth metal. In some embodiments, the rare earth metal is selected from scandium, yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, promethium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, or combinations thereof. In some embodiments, the magnetic component comprises a rare earth mineral. In some embodiments, the rare earth mineral comprises magnetite. In some embodiments, the magnetic particles comprise iron. In some embodiments, the magnetic particle comprises a ferromagnetic material. In some embodiments, the ferromagnetic material is a soft ferromagnetic material. In some embodiments, the soft ferromagnetic material comprises annealed iron. In some embodiments, the soft ferromagnetic material comprises zinc, nickel, manganese, or combinations thereof. In some embodiments, the soft ferromagnetic material is selected from manganese-zinc ferrite (MnaZn(1-a)Fe 2 O 4 ) and nickel-zinc ferrite (NiaZn(1-a)Fe 2 O 4 ). In some embodiments, the ferromagnetic material is a hard ferromagnetic material. In some embodiments, the hard ferromagnetic material comprises alnico or ferrite. In some embodiments, the hard ferromagnetic material is strontium ferrite, SrFe 12 O 19 (SrO·6Fe 2 O 3 ), barium ferrite, BaFe 12 O 19 (BaO·6Fe 2 O 3 ) and cobalt ferrite, CoFe 2 O 4 (CoO) ㆍFe 2 O 3 ). In some embodiments, the magnetic component comprises ferrite. In some embodiments, the ferrite is selected from hematite (Fe 2 O 3 ). In some embodiments, the magnetic component comprises ferrite. In some embodiments, the ferrite is selected from magnetite (Fe 3 O 4 ). In some embodiments, the magnetic particles comprise Fe 3 O 4 . In some embodiments, the magnetic particles comprise Fe 2 O 3 . In some embodiments, the magnetic particles consist essentially of Fe3O4. In some embodiments, the magnetic particles consist essentially of Fe 2 O 3 .

일부 구현예에서, 자기 입자는 구, 정육면체, 타원형, 막대, 캡슐 형상, 정제 형상, 정체 랜덤 형상으로부터 선택된 형상이지만, 이에 국한되지 않는다. In some embodiments, the magnetic particles have a shape selected from, but not limited to, a sphere, a cube, an ellipse, a rod, a capsule shape, a tablet shape, and a static random shape.

일부 구현예에서, 자기 입자는 약 1 nm 내지 약 100 μm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 약 20 nm 내지 약 1 μm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 약 10 nm 내지 약 50 nm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 약 100 nm 내지 약 750 nm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 약 500 nm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 약 1 μm 내지 약 15 μm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 약 2 μm 내지 약 10 μm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 약 1 μm 내지 약 5 μm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 약 1 μm의 평균 직경을 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 입자는 이의 가장 넓은 지점에서 약 0.5 μm 내지 약 20 μm의 평균 직경을 포함한다. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of from about 1 nm to about 100 μm. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of about 20 nm to about 1 μm. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of about 10 nm to about 50 nm. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of from about 100 nm to about 750 nm. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of about 500 nm. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of from about 1 μm to about 15 μm. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of about 2 μm to about 10 μm. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of from about 1 μm to about 5 μm. In some embodiments, the magnetic particles comprise an average diameter of about 1 μm. In some embodiments, the magnetic particle comprises an average diameter of from about 0.5 μm to about 20 μm at its widest point.

도 21은 ATPS에서 분석물을 농축시키기 위해 자기 프로브를 사용하는 방법에 대한 하나의 예시적이지만 비제한적인 예를 도시한다. 표적 분석물에 특이적인 항체 (또는 다른 결합 잔기)를 사용하여, 표적은 포획하고 ATPS 중 벌크 상 중의 하나에서 자기 프로브로 농축시킨다. 다양한 유형의 분자를 함유하는 복합체 샘플에서, ATPS는 표적 분석물 또는 프로브와 유사한 물리화학적 특성을 갖는 분자를 비특이적으로 농축시킬 수 있다. 그러나, 자석 또는 외부 자기장의 사용을 통해, 자기 포획 프로브에 결합되어 있는 표적 분석물의추가의 농축 및 단리가 검출 전에 달성된다. 21 depicts one illustrative, but non-limiting example of how to use magnetic probes to enrich analytes in ATPS. Using an antibody (or other binding moiety) specific for the target analyte, the target is captured and concentrated with a magnetic probe in one of the bulk phases in ATPS. In complex samples containing different types of molecules, ATPS can non-specifically enrich for molecules with physicochemical properties similar to the target analyte or probe. However, through the use of magnets or external magnetic fields, further enrichment and isolation of the target analyte bound to the magnetic capture probe is achieved prior to detection.

일부 구현예에서, 장치는 자기 재료를 포함한다. 일부 구현예에서, 자기 재료는 자기장의 공급원이다. 일부 구현예에서, 자석은 마그네타이트, 자철석, 코발트, 니켈, 망간, 알루미늄, 가돌륨, 디스프로슘, 세라믹(: 페라이트) 및 알니코로부터 선택된 물질을 포함한다. 일부 구현예에서, 자석은 광석을 포함한다. 일부 구현예에서, 자석은 철광석을 포함한다. 일부 구현예에서, 자석은 희토류 자석을 포함한다. 일부 구현예에서, 희토류 자석은 사마륨-코발트 자석 및 네오디뮴-철-붕소 자석(NIB)으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 자석은 약 0.1가우스, 약 0.2가우스, 약 0.3가우스, 약 0.4가우스, 약 0.5가우스, 약 0.6가우스, 약 0.7가우스, 약 0.8가우스, 약 0.9가우스 또는 약 1가우스의 자계 강도를 포함한다. 일부 구현예에서, 자석은 약 1가우스, 약 2가우스, 약 3가우스, 약 4가우스, 약 5가우스, 약 6가우스, 약 7가우스, 약 8가우스, 약 9가우스 또는 약 10가우스의 자계 강도를 포함하고, 일부 구현예에서, 자석은 약 10가우스, 약 20가우스, 약 30가우스, 약 40가우스, 약 50가우스, 약 60가우스, 약 70가우스, 약 80가우스, 약 90가우스, 약 100가우스, 약 110가우스, 약 120가우스, 약 130가우스, 약 140가우스, 약 150가우스, 약 160가우스, 약 170가우스, 약 180가우스, 약 190가우스, 약 200가우스, 약 250가우스, 약 300가우스, 약 350가우스, 약 400가우스, 약 450가우스 또는 약 500가우스의 자계 강도를 포함한다. 일부 구현예에서, 자석은 약 100가우스의 자계 강도를 포함한다. In some embodiments, the device includes a magnetic material. In some embodiments, the magnetic material is a source of a magnetic field. In some embodiments, the magnet comprises a material selected from magnetite, magnetite, cobalt, nickel, manganese, aluminum, gadorium, dysprosium, ceramic ( eg , ferrite), and alnico. In some embodiments, the magnet comprises ore. In some embodiments, the magnet comprises iron ore. In some embodiments, the magnet comprises a rare earth magnet. In some embodiments, the rare earth magnet is selected from a samarium-cobalt magnet and a neodymium-iron-boron magnet (NIB). In some embodiments, the magnet has a magnetic field strength of about 0.1 gauss, about 0.2 gauss, about 0.3 gauss, about 0.4 gauss, about 0.5 gauss, about 0.6 gauss, about 0.7 gauss, about 0.8 gauss, about 0.9 gauss, or about 1 gauss. include In some embodiments, the magnet has a magnetic field strength of about 1 Gauss, about 2 Gauss, about 3 Gauss, about 4 Gauss, about 5 Gauss, about 6 Gauss, about 7 Gauss, about 8 Gauss, about 9 Gauss, or about 10 Gauss. In some embodiments, the magnet is about 10 gauss, about 20 gauss, about 30 gauss, about 40 gauss, about 50 gauss, about 60 gauss, about 70 gauss, about 80 gauss, about 90 gauss, about 100 gauss, about 110 gauss, about 120 gauss, about 130 gauss, about 140 gauss, about 150 gauss, about 160 gauss, about 170 gauss, about 180 gauss, about 190 gauss, about 200 gauss, about 250 gauss, about 300 gauss, about 350 magnetic field strengths of gauss, about 400 gauss, about 450 gauss, or about 500 gauss. In some embodiments, the magnet comprises a magnetic field strength of about 100 Gauss.

일부 구현예에서, 자석은 표적 분석물의 제1 상 용액 또는 제2 상 용액으로의 분할을 촉진시키고/시키거나 증가시키도록 구성된다. 일부 구현예에서, 자석은 LFA를 통해 표적 분석물의 유동을 촉진시키고/시키거나 증가시키도록 구성된다. 일부 구현예에서, 자석은 장치에 부착가능하고/하거나 장치로부터 분리가능하다. 일부 구현예에서, 자석은 수집기 내/위에 제공된다.In some embodiments, the magnet is configured to promote and/or increase partitioning of the target analyte into a first phase solution or a second phase solution. In some embodiments, the magnet is configured to facilitate and/or increase flow of a target analyte through the LFA. In some embodiments, the magnet is attachable to and/or detachable from the device. In some embodiments, magnets are provided in/on the collector.

일부 구현예에서, 장치는 적어도 1개의 표적 분석물 또는 적어도 2개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 3개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 4개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 5개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 7개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 10개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 15개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 20개의 상이한 표적 분석물과 상호작용하는 하나 이상의 프로브를 사용하고/하거나 포함하도록 구성된다.In some embodiments, the device comprises at least one target analyte or at least 2 different target analytes or at least 3 different target analytes or at least 4 different target analytes or at least 5 different target analytes or at least 7 different target analytes and/or is configured to use and/or include one or more probes that interact with a target analyte or at least 10 different target analytes or at least 15 different target analytes or at least 20 different target analytes.

표적 분석물/샘플Target analyte/sample

다양한 구현예에서, 본원에 기재된 장치, 시스템 및/또는 방법은 하나 이상의 표적 분석물(들)을 검출하고/하거나 정량화한다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 단백질, 항원, 생체 분자, 당 잔기, 지질, 핵산, 스테롤, 작은 유기 분자 및 이들의 조합으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 식물, 동물, 바이러스, 진균, 원생동물 및 세균으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기체로부터 유래된다. In various embodiments, the devices, systems and/or methods described herein detect and/or quantify one or more target analyte(s). In some embodiments, the target analyte is selected from a protein, an antigen, a biomolecule, a sugar moiety, a lipid, a nucleic acid, a sterol, a small organic molecule, and combinations thereof. In some embodiments, the target analyte is from an organism selected from the group consisting of plants, animals, viruses, fungi, protozoa, and bacteria.

일부 구현예에서, 표적 분석물은 생물학적 분자를 포함한다. 일부 구현예에서, 생물학적 분자는 핵산, 단백질, 지질, 소분자, 대사산물, 당, 항체, 항원, 효소 및이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 당은 락토즈이다. In some embodiments, the target analyte comprises a biological molecule. In some embodiments, the biological molecule is selected from the group consisting of nucleic acids, proteins, lipids, small molecules, metabolites, sugars, antibodies, antigens, enzymes, and combinations thereof. In some embodiments, the sugar is lactose.

용어 "단백질", "펩티드" 및 "폴리펩티드"는 본원에서 상호교환적으로 사용된다. 일부 구현예에서, 단백질은 아미노산 잔기의 중합체를 의미한다. 일부 구현예에서, 단백질은 하나 이상의 아미노산 잔기가 상응하는 천연 발생 아미노산의 인공 화학적 유사체인 아미노산 중합체 뿐만 아니라 천연 발생 아미노산 중합체이다.The terms “protein”, “peptide” and “polypeptide” are used interchangeably herein. In some embodiments, protein refers to a polymer of amino acid residues. In some embodiments, the protein is a naturally occurring amino acid polymer as well as an amino acid polymer wherein one or more amino acid residues are artificial chemical analogs of the corresponding naturally occurring amino acid.

용어 "핵산" 또는 "올리고뉴클레오티드"는 본원에서 상호교환적으로 사용된다. 일부 구현예에서, 핵산은 함께 공유결합된 적어도 두 개의 뉴클레오티드를 포함한다. 일부 구현예에서, 본 발명의 핵산은 일본쇄이다. 일부 구현예에서, 핵산은 이본쇄이다. 일부 구현예에서, 핵산은 삼본쇄이다. 일부 구현예에서, 핵산은 포스포디에스테르 결합을 포함한다. 일부 구현예에서, 핵산은 핵산 유사체를 포함한다. 일부 구현예에서, 핵산 유사체는 포스포디에스테르 결합 이외의 결합 및/또는 포스포디에스테르 결합에 추가하여 골격, 예를 들면, 비제한적인 예로써, 포스포르아미드, 포스포로티오에이트, 포스포로디티오에이트 또는 O-메틸포스포로아미디트를 갖는다. 일부 구현예에서, 핵산 유사체는 양성 골격, 비이온성 골격 및 비-리보스 골격으로부터 선택된 골격을 갖는 핵산 유사체로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 핵산은 하나 이상의 카보사이클릭 당을 함유한다. 일부 구현예에서, 핵산은 이의 리보스-포스페이트 골격의 변형을 포함한다. 일부 구현예에서, 이러한 변형은 표지와 같은 추가의 잔기의 첨가를 촉진시키기 위해 수행된다. 일부 구현예에서, 이러한 변형은 생리학적 환경에서 이러한 분자들의 안정성 및 반감기를 증가시키기 위해 수행된다. The terms “nucleic acid” or “oligonucleotide” are used interchangeably herein. In some embodiments, a nucleic acid comprises at least two nucleotides covalently linked together. In some embodiments, the nucleic acids of the invention are single-stranded. In some embodiments, the nucleic acid is double-stranded. In some embodiments, the nucleic acid is triple stranded. In some embodiments, the nucleic acid comprises a phosphodiester linkage. In some embodiments, a nucleic acid comprises a nucleic acid analog. In some embodiments, nucleic acid analogs contain linkages other than phosphodiester linkages and/or backbones in addition to phosphodiester linkages, such as, but not limited to, phosphoramide, phosphorothioate, phosphorodithio ate or O-methylphosphoroamidite. In some embodiments, the nucleic acid analog is selected from a nucleic acid analog having a backbone selected from a positive backbone, a nonionic backbone, and a non-ribose backbone. In some embodiments, the nucleic acid contains one or more carbocyclic sugars. In some embodiments, the nucleic acid comprises a modification of its ribose-phosphate backbone. In some embodiments, such modifications are performed to facilitate the addition of additional moieties such as labels. In some embodiments, such modifications are performed to increase the stability and half-life of these molecules in a physiological environment.

일부 구현예에서, 생물학적 분자는 바이러스로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 생물학적 분자는 바이러스 입자이다. 일부 구현예에서, 바이러스 입자는 바이러스로부터 유래되고, 여기서 바이러스는 인플루엔자 바이러스, 면역결핍 바이러스, 호흡기 바이러스로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 바이러스는 아데노바이러스, 헤르페스 바이러스, 유두종 바이러스, 수두 바이러스, 파르보 바이러스, 아스트로 바이러스, 칼리씨 바이라스, 피코르나 바이러스, 플라비바이러스, 토가바이럿, 헤페바이러스, 레트로바이러스, 오르토믹소바이러스, 아레나비아러스, 분야바이러스, 필로바이러스, 파라믹소바이러스, 랩도바이러스 및 레오바이러스로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 바이러스는 로타바이러스, 오르비바이러스, 콜티바이러스, 마르부르크 바이러스, 풍진 바이러스, 노르워크 바이러스, 리노바이러스, 엡스타인 바 바이러스 및 사이토메갈로바이러스로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 바이러스는 천연두 바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 간염 바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 광견병 바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 호흡기 합포체 바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 유행성 이하선염 바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 홍역 바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 에볼라 바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 폴리오바이러스이다. 일부 구현예에서, 바이러스는 계절 H1N1, 돼지 H1N1, H3N2 인플루엔자로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 바이러스는 박테리오파지이다. 일부 구현예에서, 박테리오파지는 M13 박테리오파지이다.In some embodiments, the biological molecule is derived from a virus. In some embodiments, the biological molecule is a viral particle. In some embodiments, the viral particle is derived from a virus, wherein the virus is selected from the group consisting of influenza virus, immunodeficiency virus, respiratory virus. In some embodiments, the virus is adenovirus, herpes virus, papillomavirus, varicella virus, parvovirus, astrovirus, calicivirus, picornavirus, flavivirus, togavirus, hepevirus, retrovirus, orthomyxoviruses, arenaviruses, bubunviruses, filoviruses, paramyxoviruses, rhabdoviruses and reoviruses. In some embodiments, the virus is selected from rotavirus, orbivirus, cortivirus, Marburg virus, rubella virus, norwalk virus, rhinovirus, Epstein Barr virus and cytomegalovirus. In some embodiments, the virus is smallpox virus. In some embodiments, the virus is a hepatitis virus. In some embodiments, the virus is a rabies virus. In some embodiments, the virus is a respiratory syncytial virus. In some embodiments, the virus is a mumps virus. In some embodiments, the virus is a measles virus. In some embodiments, the virus is Ebola virus. In some embodiments, the virus is a poliovirus. In some embodiments, the virus is selected from seasonal H1N1, porcine H1N1, H3N2 influenza. In some embodiments, the virus is a bacteriophage. In some embodiments, the bacteriophage is an M13 bacteriophage.

일부 구현예에서, 생물학적 분자는 세균으로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 생물학적 분자는 세균 입자이다. 일부 구현예에서, 세균은 스트렙토코쿠스(Streptococcus), 클라미디아( Chlamydia ), 마이코박테리움(Mycobacterium),나이세리아(Neisseria)로부터 선택된 속의 것이다. 일부 구현예에서, 세균은 스트렙토코쿠스 뮤탄스(Streptococcus mutans) 이다. 일부 구현예에서, 세균은 바실루스 (Bacillus), 보르데텔라 ( Bordetella ), 보르렐리아 (Borrelia), 브루셀라( Brucella ), 캄필로박터 ( Campylobacter ), 클라미도필라(Chlamydophila), 클로스트리듐(Clostridium), 코리네박테리움(Corynebacterium), 엔테로코쿠스 ( Enterococcus ), 에쉐리키아(Escherichia), 프란시셀라 ( Francisella ), 헤모필루스 ( Haemophilus ), 헬리코박터(Helicobacter), 레지오넬라( Legionella ), 렙토스피라( Leptospira ), 리스테리아 (Listeria), 마이코박테리움(Mycobacterium), 마이코플라스마( Mycoplasma ), 나이세리아(Neisseria), 슈도모나스( Pseudomonas ), 리케치아 (Rickettsia), 살모넬라(Salmonella), 시겔라 ( Shigella ), 스타필로코쿠스 (Staphylococcus), 트레포네마(Treponema), 비브리오( Vibrio ) 예르시니아(Yersinia)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 속의 것이다. 일부 구현예에서, 세균은 스트렙토코쿠스 뉴모이애 (Streptococcus pneumoiae )이다. 일부 구현예에서, 세균은 클라미디아 트라코마티스 (Chlamydia trachomatis )이다. 일부 구현예에서, 세균은 나이세리아 고노르호애 (Neisseria gonorrhoeae )이다. 일부 구현예에서, 세균은 마이코박테리움 투베르쿨로시스 (Mycobacterium tuberculosis)이다. In some embodiments, the biological molecule is from a bacterium. In some embodiments, the biological molecule is a bacterial particle. In some embodiments, the bacterium is from a genus selected from Streptococcus, Chlamydia , Mycobacterium, and Neisseria . In some embodiments, the bacterium is Streptococcus mutans (Streptococcus mutans) . In some embodiments , the bacteria are Bacillus , Bordetella , Borrelia , Brucella , Campylobacter , Chlamydophila , Clostridium ) , Corynebacterium , Enterococcus , Escherichia , Francisella , Haemophilus , Helicobacter , Legionella , Leptospira , Listeria , Mycobacterium, Mycoplasma , Neisseria, Pseudomonas , Rickettsia , Salmonella , Shigella , Staphylococcus Staphylococcus , Treponema, Vibrio and It is of a genus selected from the group consisting of Yersinia . In some embodiments, the bacterium is Streptococcus Pneumoniae (Streptococcus pneumoiae ) is. In some embodiments, the bacterium is Chlamydia trachomatis . In some embodiments, the bacterium is Neisseria Gonorrhoeae (Neisseria gonorrhoeae ). In some embodiments, the bacterium is Mycobacterium tuberculosis .

일부 구현예에서, 세균은 스타필로코쿠스 오레우스(Staphylococcus aureus)이다. 일부 구현예에서, 세균은 스타필로코쿠스 사프로피티쿠스(Staphylococcus saprophyticus)이다. 일부 구현예에서, 세균은 에쉐리키아 콜리(Escherichia coli)이다. 일부 구현예에서, 세균은 바실루스 안트라시스(Bacillus anthracis)이다. 일부 구현예에서, 세균은 클로스트리듐 보툴리눔(Clostridium botulinum)이다. 일부 구현예에서, 세균은 헬리코박터 피로리(Helicobacter pylori)이다.In some embodiments, the bacterium is Staphylococcus aureus. In some embodiments, the bacterium is Staphylococcus saprophyticus. In some embodiments, the bacterium is Escherichia coli. In some embodiments, the bacterium is Bacillus anthracis. In some embodiments, the bacterium is Clostridium botulinum. In some embodiments, the bacterium is Helicobacter pylori.

일부 구현예에서, 세균은 경구 세균이다. 일부 구현예에서, 경구 세균은 치주 질환을 유발한다. 일부 구현예에서, 경구 세균은 포피로모나스 진지발리스(Porphyromonas gingivalis ), 박테로이데스 포시투스 ( Bacteroides forsythus), 트레포네마 덴티콜라 ( Treponema denticola ), 프레보텔라 인터미디어(Prevotella intermedia ), 푸소박테리움 뉴클레아툼 ( Fusobacterium nucleatum), 마이크로애로필 박테리아 악티노마이세스 악티노마이세템코미탄스(Microaerophile bacteria Actinomyces actinomycetemcomitans), 캄필로박터 렉투스 ( Campylobacter rectus ), 에이케넬라 코로덴스(Eikenella corrodens )유박테리움 종( Eubacterium species)으로부터 선택된다.In some embodiments, the bacteria are oral bacteria. In some embodiments, oral bacteria cause periodontal disease. In some embodiments, the oral bacteria are Porphyromonas gingivalis , Bacteroides Forsythus ( Bacteroides forsythus ), Treponema denticola ( Treponema ) denticola ), Prevotella intermedia ) , Fusobacterium Fusobacterium nucleatum , Microaerophile bacteria Actinomyces actinomycetemcomitans , Campylobacter _ _ Lectus ( Campylobacter rectus ) , Eikenella corrodens and Eubacterium species . _

일부 구현예에서, 샘플 또는 표적 분석물은 원생동물로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 원생동물은 아베마성 감염, 편모충증, 톡소플라즈마증, 크립토스포리디오시스증, 트리코모나스증, 샤자스 질환, 레슈마니아증, 수면병, 아베마 이질, 아베마 각막염 및 기본 아메바 수막뇌염으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 질환을 야기한다. 일부 구현예에서, 원생동물은 말라리아를 일으키는 것으로 공지된 플라스모듐 속(genus Plasmodium)의 것이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 플라스모듐 락테이트 데하이드로겐제(pLDH)이다. In some embodiments, the sample or target analyte is from a protozoan. In some embodiments, the protozoa is suffering from abemaic infection, trichomoniasis, toxoplasmosis, cryptosporidiosis, trichomoniasis, Shajas disease, leishmaniasis, sleep sickness, Avema dysentery, Avema keratitis, and basic amoeba meningoencephalitis. cause a disease selected from the group consisting of In some embodiments, the protozoa is from the genus Plasmodium, which is known to cause malaria. In some embodiments, the target analyte is Plasmodium lactate dehydrogenase (pLDH).

일부 구현예에서, 표적 분석물은 식품 알레르겐이다. 일부 구현예에서, 식품 알레르겐은 식물 생체분자이다. 일부 구현예에서, 식물 생체분자는 식물 단백질이다. 일부 구현예에서, 식물 단백질은 글루텐이다. 일부 구현예에서, 식품 알레르겐은 식물 생체분자이다. 일부 구현예에서, 식물 생체분자는 식물 단백질이다. 일부 구현예에서, 식물 단백질은 글루텐이다. 일부 구현예에서, 식품 알레르겐은 동물 생체분자이다. 일부 구현예에서, 동물 생체분자는 다당류이다. 일부 구현예에서, 다당류는 락토즈이다. In some embodiments, the target analyte is a food allergen. In some embodiments, the food allergen is a plant biomolecule. In some embodiments, the plant biomolecule is a plant protein. In some embodiments, the plant protein is gluten. In some embodiments, the food allergen is a plant biomolecule. In some embodiments, the plant biomolecule is a plant protein. In some embodiments, the plant protein is gluten. In some embodiments, the food allergen is an animal biomolecule. In some embodiments, the animal biomolecule is a polysaccharide. In some embodiments, the polysaccharide is lactose.

일부 구현예에서, 표적 분석물은 단백질이다. 일부 구현예에서, 단백질은 생물학적 샘플(: 혈액, 혈장, 혈청, 소변, 타액, 눈물/안약, 면봉으로 수집된 체액)에 존재하고/하거나 이로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 단백질은 바이오마커이다. 일부 구현예에서, 단백질은 질환 또는 상태의 바이오마커이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 트로포닌 또는 이의 단편이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 트랜스페린 또는 이의 단편이다.In some embodiments, the target analyte is a protein. In some embodiments, the protein is present in and/or derived from a biological sample ( eg , blood, plasma, serum, urine, saliva, tears/eye drops, bodily fluid collected with a swab). In some embodiments, the protein is a biomarker. In some embodiments, the protein is a biomarker of a disease or condition. In some embodiments, the target analyte is troponin or a fragment thereof. In some embodiments, the target analyte is transferrin or a fragment thereof.

일부 구현예에서, 장치는 샘플에서 복수의 분석물을 검출하고/정량화하도록 구성된다. 일부 구현예에서, ATPS는 유사한 물리화학적 특성을 갖는 복수의 분석물을 농축시킨다. 일부 구현예에서, LFA는 복수의 표적 분석물을 시험할 수 있다. 일부 구현예에서, LFA는 복수의 시험 라인을 포함한다. 일부 구현예에서, LFA는 제1 표적 분석물에 특이적인 제1 포획 잔기를 간는 제1 시험 라인 및 제1 표적 분석물에 특이적인 제2 포획 잔기를 갖는 제2 시험 라인을 포함하고, 여기서 제1 포획 잔기 및 제2 포획 잔기는 상이하다. 장치는 약 1개의 시험 라인, 약 2개의 시험 라인, 약 3개의 시험 라인, 약 4개의 시험 라인, 약 5개의 시험 라인, 약 6개의 시험 라인, 약 7개의 시험 라인, 약 8개의 시험 라인, 약 9개의 시험 라인 또는 약 10개의 시험 라인을 포함할 수 있다.In some embodiments, the device is configured to detect/quantify a plurality of analytes in a sample. In some embodiments, ATPS enriches a plurality of analytes with similar physicochemical properties. In some embodiments, LFAs are capable of testing multiple target analytes. In some embodiments, the LFA comprises a plurality of test lines. In some embodiments, the LFA comprises a first test line having a first capture moiety specific for a first target analyte and a second test line having a second capture moiety specific for a first target analyte, wherein the second The first capture moiety and the second capture moiety are different. The apparatus comprises about 1 test line, about 2 test lines, about 3 test lines, about 4 test lines, about 5 test lines, about 6 test lines, about 7 test lines, about 8 test lines, It may include about 9 test lines or about 10 test lines.

일부 구현예에서, 표적 분석물은 샘플에 존재한다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 샘플로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 샘플로부터 단리된다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 샘플로부터 정제된다. In some embodiments, the target analyte is present in a sample. In some embodiments, the target analyte is derived from a sample. In some embodiments, a target analyte is isolated from a sample. In some embodiments, a target analyte is purified from a sample.

일부 구현예에서, 샘플은 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다: 생물학적 유기체로부터 조직/유체; 식품 샘플; 화학적 샘플; 약물 샘플; 환경 샘플; 및 이들의 조합. In some embodiments, the sample is selected from the group consisting of: tissue/fluid from a biological organism; food samples; chemical samples; drug samples; environmental samples; and combinations thereof.

일부 구현예에서, 식품 샘플은 너트, 낙농 제품, 밀 제품, 대두 제품 및 계란 제품으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 식품 샘플은 콩이다. 일부 구현예에서, 식품 제품은 과일이다. In some embodiments, the food sample is selected from nuts, dairy products, wheat products, soy products, and egg products. In some embodiments, the food sample is soy. In some embodiments, the food product is a fruit.

일부 구현예에서, 샘플은 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다: 혈액 샘플, 혈청 샘플, 혈장 샘플, 소변 샘플, 타액 샘플, 눈물/안 유체 샘플, 면봉 샘플 및 이들의 조합. In some embodiments, the sample is selected from the group consisting of: a blood sample, a serum sample, a plasma sample, a urine sample, a saliva sample, a tear/ocular fluid sample, a swab sample, and combinations thereof.

일부 구현예에서, 샘플은 세균, 바이러스, 원생동물, 조류, 진균, 약물, 병원체, 독소, 환경 오염물질및 이의 성분, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 공급원으로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 샘플은 세균전 제제이다. 일부 구현예에서, 샘플은 물 샘플이다. 일부 구현예에서, 물 샘플은 물 시험 시설로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 물 샘플은 물 정제 시설로부터 유래된다. In some embodiments, the sample is derived from a source selected from the group consisting of bacteria, viruses, protozoa, algae, fungi, drugs, pathogens, toxins, environmental pollutants and components thereof, and combinations thereof. In some embodiments, the sample is a bacterial warfare agent. In some embodiments, the sample is a water sample. In some embodiments, the water sample is from a water testing facility. In some embodiments, the water sample is from a water purification facility.

일부 구현예에서, 샘플은 빌딩, 무생물 구조 또는 화학적 용액으로부터 유래된다. 일부 구현예에서, 샘플은 카펫, 페인트, 보존 목재, 탈취제, 세정 제품, 화장품, 의류품, 곤충 퇴치제, 공기 청정제, 바닥, 벽, 천장, 리놀륨, 플라스틱, 곤층 스프레이 및 치과 젤/페스트로부터 유도된다. In some embodiments, the sample is derived from a building, an inanimate structure, or a chemical solution. In some embodiments, the sample is derived from carpets, paints, preservative wood, deodorants, cleaning products, cosmetics, apparel, insect repellents, air fresheners, floors, walls, ceilings, linoleum, plastics, konjac sprays and dental gels/pests. .

II. 방법II. Way

샘플에서 하나 이상의 표적 분석물(들)을 검출하는 방법이 본원에 개시된다. 샘플을 본원에 개시된 장치 중의 임의의 하나에 적용하는 단계 및 측방 유동 검정에서 표적 분석물(들)을 정량화하는 단계를 포함하는, 샘플에서 하나 이상의 표적 분석물(들)을 정량화하는 방법도 또한 제공된다. 샘플에서 표적 분석물을 농축시키는 방법도 또한 제공된다. 다양한 구현예에서, 방법은 샘플을 본원에 개시된 장치 중의 임의의 하나에 적용하는 단계 및 측방 유동 검정에서 표적 분석물의 존재 또는 부재를 검출하는 단계를 포함한다. 다양한 구현예에서, 방법은 샘플을 본원에 개시된 장치 중의 임의의 하나에 적용하는 단계; 및 표적 분석물(들)을 수성 2-상 시스템으로 및/또는 측방 유동 검정에서 농축시키는 단계를 포함한다. 샘플에서 하나 이상의 표적 분석물(들)을 분할하고/분리하는 방법이 본원에 개시된다. 다양한 구현예에서, 방법은 샘플을 본원에 개시된 장치 중의 임의의 하나에 적용하는 단계; 및 표적 분석물을 수성 2-상 시스템으로 및/또는 측방 유동 검정에서 분할하고/분리하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법(들)은 샘플을 ATPS에 적용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법(들)은 샘플을 LFA에 적용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 샘플을 LFA에 적용하는 단계를 포함하고, 여기서 LFA 및 ATPS는 통합된다. Disclosed herein are methods of detecting one or more target analyte(s) in a sample. Also provided is a method of quantifying one or more target analyte(s) in a sample comprising applying the sample to any one of the devices disclosed herein and quantifying the target analyte(s) in a lateral flow assay. do. Methods for enriching a target analyte in a sample are also provided. In various embodiments, a method comprises applying a sample to any one of the devices disclosed herein and detecting the presence or absence of a target analyte in a lateral flow assay. In various embodiments, a method comprises applying a sample to any one of the devices disclosed herein; and concentrating the target analyte(s) into an aqueous two-phase system and/or in a lateral flow assay. Disclosed herein are methods of cleaving/isolating one or more target analyte(s) in a sample. In various embodiments, a method comprises applying a sample to any one of the devices disclosed herein; and partitioning/separating the target analyte into an aqueous two-phase system and/or in a lateral flow assay. In some embodiments, the method(s) comprises subjecting the sample to ATPS. In some embodiments, the method(s) comprises subjecting the sample to LFA. In some embodiments, the method comprises subjecting the sample to LFA, wherein the LFA and ATPS are integrated.

일부 구현예에서, 방법은 샘플을 ATPS에 적용하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 샘플을 LFA에 적용하는 단계를 포함하고, 여기서 ATPS는 LFA 상에서 탈수된다. In some embodiments, the method comprises subjecting the sample to ATPS. In some embodiments, the method comprises subjecting the sample to LFA, wherein the ATPS is dehydrated on the LFA.

일부 구현예에서, 표적 분석물은 ATPS의 상 용액 또는 계면에서 농축시킨다. 일부 구현예에서, 방법은 농축된 표적 분석물을 상 용액으로부터 추출시키는 단계 및 이를 LFA에적용하는 단계를 포함한다. 일부 구현에에서, 방법은, 예를 들면, 본원에 기재된 바와 같이 ATPS를 수집기와 접촉시키는 단계를 포함하고, 여기서 표적 분석물, 프로브 및/또는 프로브-분석물 복합체는 수집기에 대한 친화성을 갖고, 수집기와 상호작용한다. 일부 구현예에서, 방법은 표적 분석물을 그것이 검출 웰로 삽입될 때 수집기 상에서 검출하는 단계를 포함한다(도 11). In some embodiments, the target analyte is concentrated in a phase solution or interface of ATPS. In some embodiments, the method comprises extracting the concentrated target analyte from the phase solution and subjecting it to LFA. In some embodiments, a method comprises contacting ATPS with a collector, eg , as described herein, wherein the target analyte, probe, and/or probe-analyte complex has affinity for the collector , interact with the collector. In some embodiments, the method comprises detecting the target analyte on a collector when it is inserted into the detection well ( FIG. 11 ).

일부 구현예에서, 방법은 샘플로부터 표적 분석물을 추출하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 표적 분석물을 추출하는 단계는 ATPS의 사용을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 표적 분석물을 추출하는 단계는 샘플을 파괴하고, 용해시키고, 분쇄하고, 블렌딩하고, 민싱하고, 교반하고, 원심분리하거나 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 고체 식품으로부터 식품 알레르겐을 시험하기 위해, 샘플을 먼저 분쇄한다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 추출 완충제를 사용하여 분쇄된 샘플로부터 추출된다. 일부 구현예에서, 분쇄된 샘플은 샘플로부터 표적 분석물을 추출하기 위해 ATPS 용액과 혼합한다. In some embodiments, the method further comprises extracting a target analyte from the sample. In some embodiments, extracting the target analyte may comprise the use of ATPS. In some embodiments, extracting the target analyte can include disrupting, dissolving, milling, blending, mincing, stirring, centrifuging, or cleaving the sample. In some embodiments, to test for food allergens from solid food, a sample is first ground. In some embodiments, the target analyte is extracted from the milled sample using an extraction buffer. In some embodiments, the milled sample is mixed with an ATPS solution to extract a target analyte from the sample.

일부 구현예에서, 방법은 샘플 및/또는 표적 분석물을 프로브와 혼합하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 샘플 및/또는 표적 분석물을 ATPS 및/또는 LFA에 적용하기 전에 프로브-분석물 복합체를 생성하기 위해 샘플 또는 표적 분석물을 프로브와 혼합하는 단계를 추가로 포함한다. 일부 구현예에서, 방법은 샘플 및/또는 표적 분석물을 ATPS 및/또는 LFA에 적용하기 전에 프로브-분석물 복합체를 세척하는 단계를 추가로 포함한다.In some embodiments, the method further comprises mixing the sample and/or target analyte with the probe. In some embodiments, the method further comprises mixing the sample or target analyte with the probe to generate a probe-analyte complex prior to subjecting the sample and/or target analyte to ATPS and/or LFA. In some embodiments, the method further comprises washing the probe-analyte complex prior to subjecting the sample and/or target analyte to ATPS and/or LFA.

용도purpose

일부 양상에서, 본원에 기재된 방법 및 장치는 샘플에서 표적 분석물을 검출시키기 위해 사용된다. 일부 양상에서, 본원에 기재된 방법 및 장치는 샘플에서 표적 분석물을 정량화하기 위해 사용된다. 일부 양상에서, 본원에 기재된 방법 및 장치는 샘플에서 표적 분석물을 검출하고 정량화하기 위해 사용된다.In some aspects, the methods and devices described herein are used to detect a target analyte in a sample. In some aspects, the methods and devices described herein are used to quantify a target analyte in a sample. In some aspects, the methods and devices described herein are used to detect and quantify a target analyte in a sample.

일부 양상에서, 본원에 기재된 방법은 상태 또는 질환을 진단하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 본원에 개시된 장치의 LFA에 대한 결과를 관찰하는 단계 및 결과에 기초하여 진단을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 검정 결과는 진단에 결정적인 반면, 다른 문맥에서, 검정 결과는 감별 진단의 문맥에서 평가될 수 있다. 일부 구현예에서, 상태 또는 질환을 진단하는 단계는 추가의 장치를 사용하는 추가의 시험 단계를 필요로 한다. In some aspects, the methods described herein include diagnosing the condition or disease. In some embodiments, it can include observing a result for LFA of a device disclosed herein and determining a diagnosis based on the result. In certain instances, assay results may be critical for diagnosis, while in other contexts, assay results may be evaluated in the context of differential diagnosis. In some embodiments, diagnosing the condition or disease requires additional testing using additional devices.

감염성 질환 infectious disease

일부 구현예에서, 상태 또는 질환은 감염성 질환이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 호흡기 감염이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 인플루엔자이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 열대병이다. In some embodiments, the condition or disease is an infectious disease. In some embodiments, the infectious disease is a respiratory infection. In some embodiments, the infectious disease is influenza. In some embodiments, the infectious disease is a tropical disease.

일부 구현예에서, 감염성 질환은 통상적 감기, 자궁경부암, 헤르페스, 천연두, 수두, 대상 포진, 간염, 광견병, 유행성 이하선염 및 소아마비로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 결핵이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 에볼라이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 말라리아이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 홍역이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 백일해이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 파상풍이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 뇌막염이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 매독이다. 일부 구현예에서, 감염성 질환은 B형 감염이다.In some embodiments, the infectious disease is selected from the common cold, cervical cancer, herpes, smallpox, chickenpox, herpes zoster, hepatitis, rabies, mumps and polio. In some embodiments, the infectious disease is tuberculosis. In some embodiments, the infectious disease is Ebola. In some embodiments, the infectious disease is malaria. In some embodiments, the infectious disease is measles. In some embodiments, the infectious disease is pertussis. In some embodiments, the infectious disease is tetanus. In some embodiments, the infectious disease is meningitis. In some embodiments, the infectious disease is syphilis. In some embodiments, the infectious disease is hepatitis B infection.

성 감염증sexually transmitted infections

일부 구현예에서, 상태 또는 질환은 성 감염증이다. 일부 구현예에서, 성 감염증은 클라미디아, 임질, 헤르페스(HSV-1, HSV-2), 인간 유두종 바이러스감염, 매독, B형 간염, C형 간염, A형 간염, 세균성 질염, 게, 옴, 트리코모나스증, 아메바증, 크립토스포리디오시스증, 람블 편모충증, 칸디다증 및 세균성 이질로부터 선택된다.In some embodiments, the condition or disease is a sexually transmitted infection. In some embodiments, the sexually transmitted infection is chlamydia, gonorrhea, herpes (HSV-1, HSV-2), human papillomavirus infection, syphilis, hepatitis B, hepatitis C, hepatitis A, bacterial vaginosis, crab, scabies, trichomoniasis. ichthyosis, amoebosis, cryptosporidiosis, rambler trichomoniasis, candidiasis and bacterial dysentery.

치주 질환periodontal disease

일부 구현예에서, 상태 또는 질환은 치주 질환이다. 일부 구현예에서, 치주 질환은 치은염이다. 일부 구현예에서, 치주 질환은 치주염이다. 일부 구현예에서, 치주 질환은 구강에서 세균 스트렙토코쿠스 뮤탄스의 존재로 야기된다.In some embodiments, the condition or disease is periodontal disease. In some embodiments, the periodontal disease is gingivitis. In some embodiments, the periodontal disease is periodontitis. In some embodiments, the periodontal disease is caused by the presence of the bacterium Streptococcus mutans in the oral cavity.

알레르겐/독소Allergen/Toxin

일부 구현예에서, 표적 분석물은 액체 또는 식품 샘플 중의 오염 물질이다. 일부 구현예에서, 표적 분석물은 액체 또는 식품 샘플 중의 알레르겐이다. 일부 구현예에서, 알레르겐은 유제품 알레르기, 계란 알레르기, 대두 알레르기, 밀 알레르기, 조개알레르기 및 너트 알레르기로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 너트 알레르기는 땅콩 알레르기이다. 일부 구현예에서, 상태 또는 질환은 식품 또는 식품 성분에 대한 불내성 또는 감도이다. 일부 구현예에서, 상태 또는 질환은 글루텐에 대한 불내성이다.In some embodiments, the target analyte is a contaminant in a liquid or food sample. In some embodiments, the target analyte is an allergen in a liquid or food sample. In some embodiments, the allergen is selected from dairy allergy, egg allergy, soy allergy, wheat allergy, shellfish allergy and nut allergy. In some embodiments, the nut allergy is a peanut allergy. In some embodiments, the condition or disease is an intolerance or sensitivity to a food or food ingredient. In some embodiments, the condition or disease is gluten intolerance.

일부 구현예에서, 표적 분석물은 환경 독소이다. 환경 독소는 농약 및 제초제로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 환경 독소는 금형 및 진균으로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 환경 독소는 폴리염화 비페닐(PCB) 및 프탈레이트로부터 선택된다. 일부 구현예에서, 환경 독소는 휘발성 유기 화합물, 다이옥신, 석면, 중금속, 클로로포름 및 염소로부터 선택된다. In some embodiments, the target analyte is an environmental toxin. Environmental toxins are selected from pesticides and herbicides. In some embodiments, the environmental toxin is selected from molds and fungi. In some embodiments, the environmental toxin is selected from polychlorinated biphenyls (PCBs) and phthalates. In some embodiments, the environmental toxin is selected from volatile organic compounds, dioxins, asbestos, heavy metals, chloroform and chlorine.

본원에서 예상된 다양한 구현예는 다음 중의 하나 이상 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 국한되지 않는다:Various embodiments contemplated herein may include, but are not limited to, one or more of the following and combinations thereof:

구현예 1: 샘플에서 표적 분석물을 검출 및/또는 정량화하기 위한 장치로서, 상기 장치는 다음을 포함하는, 장치: a: 측방 유동 검정(LFA); 및 b: 수성 2-상 시스템(ATPS), 여기서, ATPS는 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로 분리되는 혼합 상 용액을 포함한다.Embodiment 1: A device for detecting and/or quantifying a target analyte in a sample, the device comprising: a: a lateral flow assay (LFA); and b: an aqueous two-phase system (ATPS), wherein the ATPS comprises a mixed phase solution separated into a first phase solution and a second phase solution.

구현예 2: 구현예 1에 있어서, 상기 혼합 상의 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로의 분리가 LFA에서 일어나는, 장치.Embodiment 2: The apparatus of embodiment 1, wherein the separation of the mixed phase into a first phase solution and a second phase solution occurs in an LFA.

구현예 3: 구현예 1에 있어서, 상기 혼합 상의 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로의 분리가 LFA 내에서 발생하지 않는, 장치.Embodiment 3: The apparatus of Embodiment 1, wherein the separation of the mixed phase into a first phase solution and a second phase solution does not occur in the LFA.

구현예 4: 구현예 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 표적 분석물이 혼합 상 용액과 접촉되고, 상기 표적 분석물이 제1 상 용액 또는 제2 상 용액으로 분할되는, 장치.Embodiment 4: The device of any of Embodiments 1-3, wherein the target analyte is contacted with a mixed phase solution, and the target analyte is partitioned into a first phase solution or a second phase solution.

구현예 5: 구현예 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 표적 분석물이 혼합 상 용액과 접촉되고, 상기 표적 분석물이 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면에서 분할되는, 장치.Embodiment 5: The device of any of Embodiments 1-3, wherein the target analyte is contacted with a mixed phase solution, and the target analyte is partitioned at the interface of the first phase solution and the second phase solution.

구현예 6: 구현예 4 또는 5에 있어서, 상기 표적 분석물이 분할시 농축되는, 장치.Embodiment 6: The device of embodiment 4 or 5, wherein the target analyte is enriched upon cleavage.

구현예 7: 구현예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 미셀 용액을 포함하고, 상기 제2 상 용액이 중합체를 포함하는, 장치.Embodiment 7: The device of any of Embodiments 1-6, wherein the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a polymer.

구현예 8: 구현예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액이 염을 포함하는, 장치.Embodiment 8: The device of any of Embodiments 1-6, wherein the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a salt.

구현예 9: 구현예 7 또는 8에 있어서, 상기 미셀 용액이 게면활성제를 포함하는, 장치.Embodiment 9: The device of Embodiments 7 or 8, wherein the micellar solution comprises a surfactant.

구현예 10: 구현예 9에 있어서, 상기 계면활성제가 이온성 계면활성제, 쯔비터 이온을 포함하는 계면활성제 및 비이온성 계면활성제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.Embodiment 10: The device of embodiment 9, wherein the surfactant is selected from the group consisting of ionic surfactants, surfactants comprising zwitter ions, and nonionic surfactants.

구현예 11: 구현예 7 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 미셀 용액이 트리톤-X를 포함하는, 장치.Embodiment 11: The device of any of Embodiments 7-10, wherein the micellar solution comprises Triton-X.

구현예 12: 구현예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 제1 중합체를 포함하고, 상기 제2 상 용액이 제2 중합체를 포함하는, 장치.Embodiment 12: The device of any of Embodiments 1-6, wherein the first phase solution comprises a first polymer and the second phase solution comprises a second polymer.

구현예 13: 구현예 12에 있어서, 상기 제1/제2 중합체가 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 덱스트란으로부터 선택되는, 장치. Embodiment 13: The device of embodiment 12, wherein the first/second polymer is selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol and dextran.

구현예 14: 구현예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 중합체를 포함하고, 상기 제2 상 용액이 염을 포함하는, 장치.Embodiment 14: The device of any of Embodiments 1-6, wherein the first phase solution comprises a polymer and the second phase solution comprises a salt.

구현예 15: 구현예 14에 있어서, 상기 제1 상 용액이 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고, 상기 제2 상 용액이 인산칼륨을 포함하는, 장치.Embodiment 15: The device of embodiment 14, wherein the first phase solution comprises polyethylene glycol and the second phase solution comprises potassium phosphate.

구현예 16: 구현예 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 표 1의 성분 1로부터 선택되고, 상기 제2 상 용액이 표 1의 성분 2로부터 선택되는, 장치.Embodiment 16: The device of any of Embodiments 1-6, wherein the first phase solution is selected from component 1 of Table 1 and the second phase solution is selected from component 2 of Table 1.

구현예 17: 구현예 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 표적 분석물이 단백질, 항원, 생체 분자, 작은 유기 분자, 당 잔기, 지질, 핵산, 스테롤 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.Embodiment 17: The method of any one of embodiments 1 to 16, wherein the target analyte is selected from the group consisting of proteins, antigens, biomolecules, small organic molecules, sugar moieties, lipids, nucleic acids, sterols and combinations thereof. Device.

구현예 18: 구현예 17에 있어서, 상기 표적 분석물이 식물, 동물, 바이러스, 원생동물, 진균 및 세균으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 유기체로부터 유래되는, 장치.Embodiment 18: The device of embodiment 17, wherein the target analyte is from an organism selected from the group consisting of plants, animals, viruses, protozoa, fungi and bacteria.

구현예 19: 구현예 1 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 프로브를 추가로 포함하고, 상기 프로브가상기 표적 분석물과 상호작용하는, 장치.Embodiment 19: The device of any of embodiments 1-17, wherein the device further comprises a probe, wherein the probe interacts with the target analyte.

구현예 20: 구현예 19에 있어서, 상기 장치가 적어도 1개의 표적 분석물 또는 적어도 2개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 3개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 4개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 5개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 7개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 10개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 15개의 상이한 표적 분석물 또는 적어도 20개의 상이한 표적 분석물과 상호작용하는 하나 이상의 프로브를 포함하는, 장치.Embodiment 20: The device according to embodiment 19, wherein the device comprises at least one target analyte or at least two different target analytes or at least 3 different target analytes or at least 4 different target analytes or at least 5 different target analytes A device comprising one or more probes that interact with water or at least 7 different target analytes or at least 10 different target analytes or at least 15 different target analytes or at least 20 different target analytes.

구현예 21: 구현예 19 또는 20에 있어서, 상기 장치가 적어도 2개의 상이한 프로브 또는 적어도 3개의 상이한 프로브 또는 적어도 4개의 상이한 프로브 또는 적어도 5개의 상이한 프로브 또는 적어도 7개의 상이한 프로브 또는 적어도 10개의 상이한 프로브 또는 적어도 15개의 상이한 프로브 또는 적어도 20개의 상이한 프로브를 포함하는, 장치.Embodiment 21: The device according to any of embodiments 19 or 20, wherein the device comprises at least 2 different probes or at least 3 different probes or at least 4 different probes or at least 5 different probes or at least 7 different probes or at least 10 different probes. or at least 15 different probes or at least 20 different probes.

구현예 22: 구현예 19에 있어서, 상기 프로브가 합성 중합체, 금속, 광물, 유리, 석영, 세라믹, 생물학적 중합체, 플라스틱 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.Embodiment 22: The device of embodiment 19, wherein the probe is selected from the group consisting of synthetic polymers, metals, minerals, glass, quartz, ceramics, biological polymers, plastics, and combinations thereof.

구현예 23: 구현예 19에 있어서, 상기 프로브가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로즈, 키틴, 나일론, 폴리옥시메틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐 클로라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 중합체를 포함하는, 장치.Embodiment 23: The probe of embodiment 19, wherein the probe comprises a polymer selected from the group consisting of polyethylene, polypropylene, cellulose, chitin, nylon, polyoxymethylene, polytetrafluoroethylene, polyvinyl chloride, and combinations thereof. to do, device.

구현예 24: 구현예 19에 있어서, 상기 프로브가 덱스트란, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 생물학적 중합체를 포함하는, 장치.Embodiment 24: The device of embodiment 19, wherein the probe comprises a biological polymer selected from the group consisting of dextran, polypropylene, polyethylene glycol, and combinations thereof.

구현예 25: 구현예 19에 있어서, 상기 프로브가 금, 은, 백금 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는, 장치.Statement 25: The device of statement 19, wherein the probe comprises a metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, and combinations thereof.

구현예 26: 구현예 19에 있어서, 상기 프로브가 나노입자를 포함하는, 장치.Embodiment 26: The device of embodiment 19, wherein the probe comprises a nanoparticle.

구현예 27: 구현예 19에 있어서, 상기 나노입자가 금 나노입자인, 장치.Embodiment 27: The device of embodiment 19, wherein the nanoparticles are gold nanoparticles.

구현예 28: 구현예 17 내지 27 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 코팅을 포함하는, 장치.Embodiment 28: The device of any of embodiments 17-27, wherein the probe comprises a coating.

구현예 29: 구현예 28에 있어서, 상기 코팅이 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택된 중합체를 포함하는, 장치.Embodiment 29: The device of embodiment 28, wherein the coating comprises a polymer selected from polypropylene glycol and polyethylene glycol.

구현예 30: 구현예 28에 있어서, 상기 코팅이 덱스트란을 포함하는, 장치.Embodiment 30: The device of embodiment 28, wherein the coating comprises dextran.

구현예 31: 구현예 28에 있어서, 상기 코팅이 친수성 단백질을 포함하는, 장치.Embodiment 31: The device of embodiment 28, wherein the coating comprises a hydrophilic protein.

구현예 32: 구현예 28에 있어서, 상기 코팅이 혈청 알부민을 포함하는, 장치.Embodiment 32: The device of embodiment 28, wherein the coating comprises serum albumin.

구현예 33: 구현예 28 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅이 상기 제1 상 용액 또는 상기 제2 상 용액에 대해 친화성을 갖는, 장치.Embodiment 33: The device of any of embodiments 28-32, wherein the coating has an affinity for the first phase solution or the second phase solution.

구현예 34: 구현예 28 내지 33 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 표적 분석물에 결합하는 결합 잔기를 추가로 포함하는, 장치.Embodiment 34: The device of any one of embodiments 28-33, wherein the probe further comprises a binding moiety that binds to a target analyte.

구현예 35: 구현예 34에 있어서, 상기 결합 잔기가 항체, 렉틴, 단백질, 당단백질, 핵산, 소분자, 중합체, 지질 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.Embodiment 35: The device of embodiment 34, wherein the binding moiety is selected from the group consisting of an antibody, a lectin, a protein, a glycoprotein, a nucleic acid, a small molecule, a polymer, a lipid, and combinations thereof.

구현예 36: 구현예 34에 있어서, 상기 결합 잔기가 항체 또는 항체 단편인, 장치.Embodiment 36: The device of embodiment 34, wherein the binding moiety is an antibody or antibody fragment.

구현예 37: 구현예 18 내지 35 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 자기 입자를 포함하는, 장치.Embodiment 37: The device of any of embodiments 18-35, wherein the probe comprises a magnetic particle.

구현예 38: 구현예 37에 있어서, 자석을 추가로 포함하는, 장치.Embodiment 38: The device of embodiment 37, further comprising a magnet.

구현예 39: 구현예 38에 있어서, 상기 자석이 표적 분석물의 제1 상 용액 또는 제2 상 용액으로의 분할을 촉진시키고/시키거나 증가시키도록 구성되는, 장치.Embodiment 39: The device of embodiment 38, wherein the magnet is configured to promote and/or increase partitioning of the target analyte into a first phase solution or a second phase solution.

구현예 40: 구현예 38에 있어서, 상기 자석이 LFA를 통한 표적 분석물의 유동을 촉진시키고/시키거나 증가시키도록 구성되는, 장치.Embodiment 40: The device of embodiment 38, wherein the magnet is configured to facilitate and/or increase flow of a target analyte through the LFA.

구현예 41: 구현예 38 내지 40 중 어느 하나에 있어서, 상기 자석이 장치에 부착가능하고/하거나 분리가능한, 장치.Statement 41: The device of any of statements 38-40, wherein the magnet is attachable and/or detachable to the device.

구현예 42: 구현예 1 내지 41 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 ATPS와 접촉되어 배치되도록 구성된 수집기를 추가로 포함하고, 상기 표적 분석물이 수집기와 제1 상 용액 및/또는 제2 상 용액의 계면에서 분할되는, 장치.Embodiment 42: The device of any one of embodiments 1-41, further comprising a collector configured to be placed in contact with ATPS, wherein the target analyte is disposed with the collector and the first phase solution and/or the second phase solution The device, which is divided at the interface of

구현예 43: 구현예 42에 있어서, 상기 수집기가 플라스틱, 메조다공성 재료, 실리카, 폴리프로필렌, 자석, 세공을 갖는 재료, 홈이 있는 재료 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료를 포함하는, 장치.Statement 43: The device of statement 42, wherein the collector comprises a material selected from plastic, mesoporous material, silica, polypropylene, magnet, porous material, grooved material, and combinations thereof.

구현예 44: 구현예 19 내지 43 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 검출가능한 표지를 포함하는, 장치.Embodiment 44: The device of any of embodiments 19-43, wherein the probe comprises a detectable label.

구현예 45: 구현예 44에 있어서, 상기 검출가능한 표지가 비색 표지, 형광 표지, 효소 표지, 컬러리제닉 표지, 방사성 표지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.Embodiment 45: The device of embodiment 44, wherein the detectable label is selected from the group consisting of a colorimetric label, a fluorescent label, an enzymatic label, a colorigenic label, a radioactive label, and combinations thereof.

구현예 46: 구현예 1 내지 45 중 어느 한 하나에 있어서, 상기 LFA가 다공성 매트릭스를 포함하는, 장치.Embodiment 46: The device of any of embodiments 1-45, wherein the LFA comprises a porous matrix.

구현예 47: 구현예 46에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 혼합 상 용액, 제1 상 용액, 제2 상 용액 및/또는 표적 분석물이 LFA를 통해 유동하도록 하기에 충분히 다공성인, 장치.Embodiment 47: The device of embodiment 46, wherein the porous matrix is sufficiently porous to allow the mixed phase solution, the first phase solution, the second phase solution, and/or the target analyte to flow through the LFA.

구현예 48: 구현예 46 또는 47에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 혼합 상 용액, 제1 상 용액, 제2 상 용액 및/또는 표적 분석물이 LFA를 통해 수직으로 및/또는 수평으로 유동하기에 충분한 길이 및/또는 깊이인, 장치.Embodiment 48: The method of embodiment 46 or 47, wherein the porous matrix is sufficient to allow the mixed phase solution, the first phase solution, the second phase solution and/or the target analyte to flow vertically and/or horizontally through the LFA. length and/or depth.

구현예 49: 구현예 46 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 제1 속도로 다공성 매트릭스를 통해 유동하고, 상기 제2 상 용액이 제2 속도로 다공성 매트릭스를 통해 유동하고, 상기 제1 속도와 상기 제2 속도가 상이한, 장치.Embodiment 49: The method of any one of Embodiments 46-48, wherein the first phase solution flows through the porous matrix at a first rate, and the second phase solution flows through the porous matrix at a second rate, and wherein wherein the first speed and the second speed are different.

구현예 50: 구현예 46 내지 49 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 셀룰로즈, 유리 섬유, 니트로셀룰로즈, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 전하 변형된 나일론, 폴리에테르설폰 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료를 포함하는, 장치.Embodiment 50: The material of any of Embodiments 46-49, wherein the porous matrix is selected from cellulose, glass fibers, nitrocellulose, polyvinylidene fluoride, nylon, charge modified nylon, polyethersulfone, and combinations thereof. A device comprising a.

구현예 51: 구현예 1 내지 50 중 어느 하나에 있어서, 상기 LFA가 표적 분석물 포획 잔기를 포함하고, 상기표적 분석물 포획 잔기가 상기 표적 분석물과 상호작용하는, 장치.Embodiment 51: The device of any one of embodiments 1-50, wherein the LFA comprises a target analyte capture moiety, wherein the target analyte capture moiety interacts with the target analyte.

구현예 52: 구현예 1 내지 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 LFA가 사용될 때 경쟁 검정을 제공하도록 구성되는, 장치.Embodiment 52: The device of any of embodiments 1-51, configured to provide a competition assay when the LFA is used.

구현예 53: 구현예 1 내지 51 중 어느 하나에 있어서, 상기 LFA가 표적 분석물을 포함하는, 장치.Embodiment 53: The device of any one of embodiments 1-51, wherein the LFA comprises a target analyte.

구현예 54: 구현예 53에 있어서, 상기 LFA가 사용될 때 샌드위치 검정을 제공하도록 구성되는, 장치.Embodiment 54: The device of embodiment 53, wherein the device is configured to provide a sandwich assay when the LFA is used.

구현예 55: 구현예 18 내지 54 중 어느 하나에 있어서, 상기 LFA가 프로브 포획 잔기를 포함하고, 상기 프로브 포획 잔기가 프로브 또는 이의 성분과 상호작용하는, 장치.Embodiment 55: The device of any one of embodiments 18 to 54, wherein the LFA comprises a probe capture moiety, wherein the probe capture moiety interacts with a probe or a component thereof.

구현예 56: 구현예 1 내지 55 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액의 성분 및/또는 상기 제2 상 용액의 성분이 LFA 스트립 위 및/또는 내에서 탈수되고, 상기 샘플의 첨가시, 상기 혼합 상 용액이 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로 분할되는, 장치.Embodiment 56: The method according to any one of embodiments 1 to 55, wherein the components of the first phase solution and/or the components of the second phase solution are dehydrated on and/or in the LFA strip, and upon addition of the sample, wherein the mixed phase solution is partitioned into a first phase solution and a second phase solution.

구현예 57: 구현예 1 내지 56 중 어느 하나에 있어서, 상기 LFA가 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용액을 함유하기에 충분한 용적을 갖는 웰을 포함하는, 장치: 상기 ATPS의 적어도 일부; 상기 제1 상 용액의 적어도 일부; 상기 제2 상 용액의 적어도 일부; 상기 표적 분석물의 재현탁된 용액; 및 이들의 조합.Embodiment 57: The device of any of embodiments 1-56, wherein the LFA comprises a well having a volume sufficient to contain a solution selected from the group consisting of: at least a portion of the ATPS; at least a portion of the first phase solution; at least a portion of the second phase solution; a resuspended solution of the target analyte; and combinations thereof.

구현예 58: 구현예 57에 있어서, 상기 충분한 용적이 약 1nl 내지 약 5ml인, 장치.Embodiment 58: The device of embodiment 57, wherein the sufficient volume is from about 1 nl to about 5 ml.

구현예 59: 구현예 57에 있어서, 상기 웰이 코너, 말단, 중심, 접합부, 오프-센터 및 굴곡부로부터 선택된 LFA의 위치에 배치되는, 장치.Statement 59: The device of statement 57, wherein the well is disposed at a location of the LFA selected from corner, distal, center, junction, off-center, and bend.

구현예 60: 구현예 56 내지 58 중 어느 하나에 있어서, 상기 웰이 패드를 포함하는, 장치.Statement 60: The device of any of statements 56-58, wherein the well comprises a pad.

구현예 61: 구현예 60에 있어서, 상기 패드가 염 패드, 완충제 패드, 필터 패드, 계면활성제 패드, 프로브 패드, 중합체 패드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.Embodiment 61: The device of embodiment 60, wherein the pad is selected from the group consisting of a salt pad, a buffer pad, a filter pad, a surfactant pad, a probe pad, a polymer pad, and combinations thereof.

구현예 62: 구현예 1 내지 61 중 어느 하나에 있어서, 상기 LFA가 다음에 도시된 구조로부터 선택된 구조에 따라 구성되는, 장치: 도 16, 20 및 62 내지 70.Statement 62: The device of any of statements 1-61, wherein the LFA is configured according to a structure selected from the structures shown below: Figures 16, 20 and 62-70.

구현예 63: 구현예 1 내지 62 중 어느 하나에 있어서, 상기 LFA가 복수의 경로 루트를 포함하는, 장치.Statement 63: The apparatus of any of statements 1-62, wherein the LFA comprises a plurality of path routes.

구현예 64: 구현예 1 내지 63 중 어느 하나에 있어서, 상기 LFA가 건조 수신지를 포함하는, 장치.Statement 64: The apparatus of any of statements 1-63, wherein the LFA comprises a dry destination.

구현예 65: 구현예 1 내지 64 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 작동 완충제를 포함하는, 장치.Embodiment 65: The device of any of embodiments 1-64, wherein the device comprises a working buffer.

구현예 66: 구현예 1 내지 65 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가, 샘플을 상기 장치에 투여하기 위한 포트를 포함하는, 장치.Embodiment 66: The device of any of embodiments 1-65, wherein the device comprises a port for administering a sample to the device.

구현예 67: 구현예 66에 있어서, 상기 포트가 상기 ATPS에 접속되는, 장치.Statement 67: The apparatus of statement 66, wherein the port is connected to the ATPS.

구현예 68: 구현예 66에 있어서, 상기 ATPS 및 상기 LFA가 통합되고, 상기 포트가 상기 LFA에 접속되는, 장치.Statement 68: The apparatus of statement 66, wherein the ATPS and the LFA are integrated, and the port is connected to the LFA.

구현예 69: 구현예 66 내지 68 중 어느 하나에 있어서, 상기 포트가 튜브, 깔때기, 밸브, 주사기, 빨대, 채널, 플런저, 피스톤, 펌프 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 구조를 포함하는, 장치.Statement 69: The device of any of statements 66-68, wherein the port comprises a structure selected from the group consisting of a tube, a funnel, a valve, a syringe, a straw, a channel, a plunger, a piston, a pump, and combinations thereof. .

구현예 70: 구현예 1 내지 69 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 전력 공급원을 필요로 하지 않는, 장치.Statement 70: The apparatus of any of statements 1-69, wherein the apparatus does not require a power supply.

구현예 71: 구현예 1 내지 70 중 어느 하나에 있어서, 상기 ATPS 및 상기 LFA가 상기 장치의 사용 전에 통합되는, 장치.Embodiment 71: The device of any of embodiments 1-70, wherein the ATPS and the LFA are integrated prior to use of the device.

구현예 72: 구현예 1 내지 70 중 어느 하나에 있어서, 상기 ATPS 및 상기 LFA가 상기 장치의 사용 전에 분리되는, 장치.Embodiment 72: The device of any of embodiments 1-70, wherein the ATPS and the LFA are separated prior to use of the device.

구현예 73: 구현예 72에 있어서, 상기 장치가 LFA를 ATPS에 삽입하도록 구성되는, 장치.Embodiment 73: The device of embodiment 72, wherein the device is configured to insert LFA into ATPS.

구현예 74: 구현예 72 또는 73에 있어서, 상기 장치가 다음을 포함하는, 장치: a: 상기 ATPS를 함유하기 위한 챔버를 포함하는 제1 성분; 및 b: 상기 LFA를 포함하는 제2 성분.Embodiment 74: The device of any of embodiments 72 or 73, wherein the device comprises: a: a first component comprising a chamber for containing the ATPS; and b: a second component comprising the LFA.

구현예 75: 구현예 1 내지 74 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 샘플 및/또는 표적 분석물을 ATPS로 전달하는 작동기를 포함하는, 장치.Embodiment 75: The device of any one of embodiments 1 to 74, wherein the device comprises an actuator that delivers a sample and/or a target analyte to ATPS.

구현예 76: 구현예 1 내지 75 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치는 용액을 LFA에 전달하는 작동기를 포함하는, 장치.Embodiment 76: The device of any of embodiments 1-75, wherein the device comprises an actuator that delivers a solution to the LFA.

구현예 77: 구현예 76에 있어서, 상기 용액이 혼합 상 용액, 제1 상 용액, 제2 상 용액 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.Embodiment 77: The device of embodiment 76, wherein the solution is selected from the group consisting of a mixed phase solution, a first phase solution, a second phase solution, and combinations thereof.

구현예 78: 구현예 1 내지 77 중 어느 하나에 있어서, 상기 ATPS 및 상기 LFA가 단일 하우징에 함유되는, 장치.Embodiment 78: The device of any of embodiments 1-77, wherein the ATPS and the LFA are contained in a single housing.

구현예 79: 구현예 1 내지 78 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 휴대용 장치인, 장치.Statement 79: The device of any of statements 1-78, wherein the device is a portable device.

구현예 80: 다음을 포함하는, 샘플에서 표적 분석물을 검출하고/하거나 정량화하는 방법: a: 상기 샘플을 구현예 1 내지 78 중 어느 하나에 따르는 장치에 적용하는 단계; 및 b: LFA 상에서 상기 표적 분석물의 존재 또는 부재를 검출하고/하거나 상기 표적 분석물을 정량화하는 단계.Embodiment 80: A method of detecting and/or quantifying a target analyte in a sample, comprising: a: applying the sample to a device according to any one of embodiments 1 to 78; and b: detecting the presence or absence of the target analyte and/or quantifying the target analyte on the LFA.

구현예 81: 구현예 80에 있어서, 상기 방법이 샘플을 ATPS에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.Embodiment 81: The method of embodiment 80, wherein the method comprises subjecting the sample to ATPS.

구현예 82: 구현예 80에 있어서, 상기 방법이 샘플을 LFA에 적용하는 단계를 포함하고, 상기 LFA 및 상기ATPS가 통합되는, 방법.Embodiment 82: The method of embodiment 80, wherein the method comprises applying a sample to an LFA, wherein the LFA and the ATPS are integrated.

구현예 83: 구현예 80 내지 82 중 어느 하나에 있어서, 상기 방법이 표적 분석물을 ATPS에서 농축시키는 단계를 포함하는, 방법.Embodiment 83: The method of any one of embodiments 80-82, wherein the method comprises concentrating the target analyte in ATPS.

구현예 84: 구현예 80 내지 83 중 어느 하나에 있어서, 상기 방법이 표적 분석물을 LFA에서 농축시키는 단계를 포함하는, 방법.Embodiment 84: The method of any one of embodiments 80-83, wherein the method comprises concentrating the target analyte in LFA.

구현예 85: 구현예 80 내지 84 중 어느 하나에 있어서, 상기 샘플이 생물학적 유기체로부터의 조직/유체, 식품 샘플, 화학적 샘플, 약물 샘플, 환경 샘플 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.Embodiment 85: The method of any one of embodiments 80-84, wherein the sample is selected from the group consisting of a tissue/fluid from a biological organism, a food sample, a chemical sample, a drug sample, an environmental sample, and combinations thereof.

구현예 86: 구현예 80 내지 85 중 어느 하나에 있어서, 상기 샘플이 혈액 샘플, 면봉 샘플, 혈청 샘플, 혈장 샘플, 소변 샘플, 타액 샘플 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.Embodiment 86: The method of any one of embodiments 80-85, wherein the sample is selected from the group consisting of a blood sample, a swab sample, a serum sample, a plasma sample, a urine sample, a saliva sample, and combinations thereof.

구현예 87: 구현예 80 내지 86 중 어느 하나에 있어서, 상기 샘플이 세균, 바이러스, 원생동물, 조류, 진균, 약물, 병원체, 포유동물, 독소, 환경 오염물질 및 이의 성분, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 공급원으로부터 유래되는, 방법.Embodiment 87: The method of any one of embodiments 80 to 86, wherein the sample comprises bacteria, viruses, protozoa, algae, fungi, drugs, pathogens, mammals, toxins, environmental pollutants and components thereof, and combinations thereof. from a source selected from the group consisting of

구현예 88: 구현예 80 내지 87 중 어느 하나에 있어서, 상기 표적 분석물이 생물학적 분자를 포함하는, 방법.Embodiment 88: The method according to any one of embodiments 80 to 87, wherein the target analyte comprises a biological molecule.

구현예 89: 구현예 88에 있어서, 상기 생물학적 분자가 핵산, 단백질, 대사산물, 지질, 소분자, 당, 항체, 항원, 효소 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.Embodiment 89: The method of embodiment 88, wherein the biological molecule is selected from the group consisting of nucleic acids, proteins, metabolites, lipids, small molecules, sugars, antibodies, antigens, enzymes and combinations thereof.

구현예 90: 샘플에서 표적 분석물을 검출하기 위한 종이 유체 장치로서, 상기 종이 유체 장치는 다공성 매트릭스를 포함하고, 상기 다공성 매트릭스가 다음과 같은, 종이 유체 장치: a: ATPS 또는 이의 성분을 수용하고/하거나 함유하도록 구성되고, b: 상기 ATPS 또는 이의 성분이 유체 상에 존재하는 경우, 상기 ATPS 또는 이의 성분이 상기 다공성 매트릭스를 통해 유동하도록 구성되고, 유동하도록 하기에 충분한 다공성을 갖는다.Embodiment 90: A paper fluidic device for detecting a target analyte in a sample, wherein the paper fluidic device comprises a porous matrix, the porous matrix comprising: a: containing ATPS or a component thereof; b: when said ATPS or a component thereof is present in a fluid phase, said ATPS or component thereof is configured to flow through said porous matrix and has sufficient porosity to allow flow.

구현예 91: 구현예 90에 있어서, 상기 장치가 ATPS 또는 이의 성분을 함유하는, 종이 유체 장치.Embodiment 91: The paper fluid device of embodiment 90, wherein the device contains ATPS or a component thereof.

구현예 92: 구현예 90 또는 91에 있어서, 상기 ATPS 또는 이의 성분이 제1 상 용액, 제2 상 용액 및 혼합 상용액으로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 혼합 상 용액이 상기 제1 상 용액과 상기 제2 상 용액의 혼합물을 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 92: The method of embodiment 90 or 91, wherein said ATPS or a component thereof is selected from the group consisting of a first phase solution, a second phase solution and a mixed phase solution, wherein the mixed phase solution comprises the first phase solution and the A paper fluid device comprising a mixture of second phase solutions.

구현예 93: 구현예 91 또는 92에 있어서, 상기 ATPS 또는 이의 성분이 다공성 매트릭스의 적어도 제1 부분위/내에서 탈수되는, 종이 유체 장치.Statement 93: The paper fluid device of any of statements 91 or 92, wherein the ATPS or component thereof is dehydrated on/in at least the first portion of the porous matrix.

구현예 94: 구현예 93에 있어서, 상기 다공성 매트릭스의 제1 부분이 상기 다공성 매트릭스의 제2 부분과 상이한 너비를 갖는, 종이 유체 장치.Statement 94: The paper fluid device of statement 93, wherein the first portion of the porous matrix has a different width than the second portion of the porous matrix.

구현예 95: 구현예 94에 있어서, 상기 장치가, 장치에 샘플의 적용이 ATPS를 수화시키고, 이에 의해 유체 상에 ATPS 또는 이의 성분을 제공하도록 구성되는, 종이 유체 장치.Embodiment 95: The paper fluid device of embodiment 94, wherein the device is configured such that application of the sample to the device hydrates ATPS, thereby providing ATPS or a component thereof on the fluid.

구현예 96: 구현예 92 내지 95 중 어느 하나에 있어서, 상기 혼합 상 용액, 상기 제1 상 용액, 상기 제2 상 용액, 상기 샘플, 프로브 및 이들의 조합으로부터 선택된 용액을 함유하기 위한 웰을 추가로 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 96: The method of any one of embodiments 92 to 95, further adding a well for containing a solution selected from the mixed phase solution, the first phase solution, the second phase solution, the sample, the probe, and combinations thereof. A paper fluid device comprising:

구현예 97: 구현예 96에 있어서, 상기 웰이 다공성 매트릭스 내 및/또는 위에 웰의 내용물을 방출시키기 위한 작동기를 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 97: The paper fluid device of statement 96, wherein the well comprises an actuator for releasing the contents of the well into and/or on the porous matrix.

구현예 98: 구현예 96 또는 97에 있어서, 상기 웰이 패드를 포함하는, 장치.Embodiment 98: The device of any of Embodiments 96 or 97, wherein the well comprises a pad.

구현예 99: 구현예 98에 있어서, 상기 패드가 염 패드, 완충제 패드, 필터 패드, 계면활성제 패드, 프로브 패드, 중합체 패드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.Embodiment 99: The device of embodiment 98, wherein the pad is selected from the group consisting of a salt pad, a buffer pad, a filter pad, a surfactant pad, a probe pad, a polymer pad, and combinations thereof.

구현예 100: 구현예 92 내지 99 중 어느 하나에 있어서, 사용시, 상기 제1 상 용액 및 상기 제2 상 용액이 상이한 속도로 다공성 매트릭스를 통해 유동하는, 종이 유체 장치.Statement 100: The paper fluid device of any of statements 92-99, wherein, in use, the first phase solution and the second phase solution flow through the porous matrix at different rates.

구현예 101: 구현예 92 내지 100 중 어느 하나에 있어서, 사용시, 상기 제1 상 용액 및 상기 제2 상 용액이 상이한 방향으로 다공성 매트릭스를 통해 유동하는, 종이 유체 장치.Statement 101: The paper fluid device of any of statements 92-100, wherein, in use, the first phase solution and the second phase solution flow through the porous matrix in different directions.

구현예 102: 구현예 92 내지 101 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 미셀 용액을 포함하고, 상기 제2 상 용액이 중합체를 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 102: The paper fluid device of any of statements 92-101, wherein the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a polymer.

구현예 103: 구현예 92 내지 101 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 미셀 용액을 포함하고, 상기 제2 상 용액이 염을 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 103: The paper fluid device of any of statements 92-101, wherein the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a salt.

구현예 104: 구현예 102 또는 103에 있어서, 상기 미셀 용액이 계면활성제를 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 104: The paper fluid device of any of statements 102 or 103, wherein the micellar solution comprises a surfactant.

구현예 105: 구현예 104에 있어서, 상기 계면활성제가 비이온성 계면활성제, 쯔비터 이온을 포함하는 계면활성제 및 이온성 계면활성제로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 종이 유체 장치.Statement 105: The paper fluid device of statement 104, wherein the surfactant is selected from the group consisting of a non-ionic surfactant, a surfactant comprising a zwitter ion, and an ionic surfactant.

구현예 106: 구현예 105에 있어서, 상기 미셀 용액이 트리톤-X를 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 106: The paper fluid device of statement 105, wherein the micellar solution comprises Triton-X.

구현예 107: 구현예 93 내지 101 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 중합체를 포함하고, 상기 제2 상 용액이 중합체를 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 107: The paper fluid device of any of statements 93-101, wherein the first phase solution comprises a polymer and the second phase solution comprises a polymer.

구현예 108: 구현예 92 내지 101 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 중합체를 포함하고, 상기 제2 상 용액이 염을 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 108: The paper fluid device of any of statements 92-101, wherein the first phase solution comprises a polymer and the second phase solution comprises a salt.

구현예 109: 구현예 108에 있어서, 상기 제1 상 용액이 폴리에틸렌 글리콜을 포함하고, 상기 제2 상 용액이 인산칼륨을 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 109: The paper fluid device of statement 108, wherein the first phase solution comprises polyethylene glycol and the second phase solution comprises potassium phosphate.

구현예 110: 구현예 92 내지 101 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 상 용액이 표 1의 성분 1로부터 선택되고, 상기 제2 상 용액이 표 1의 성분 2로부터 선택되는, 종이 유체 장치.Embodiment 110: The paper fluid device of any of Embodiments 92 to 101, wherein the first phase solution is selected from component 1 of Table 1 and the second phase solution is selected from component 2 of Table 1.

구현예 111: 구현예 90 내지 110 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 다음에 도시된 구조로부터 선택된 구조에 따라 구성되는, 종이 유체 장치: 도 16, 20 및 62 내지 70.Statement 111: The paper fluid device of any of statements 90-110, wherein the device is configured according to a structure selected from the structures shown in Figs. 16, 20, and 62-70.

구현예 112: 구현예 90 내지 111 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 제1 경로 및 제2 경로를 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 112: The paper fluid device of any of statements 90-111, wherein the porous matrix comprises a first pathway and a second pathway.

구현예 113: 구현예 112에 있어서, 상기 제1 용액이 상기 제1 경로를 통해 우선적으로 유동하고, 상기 제2 상 용액이 상기 제2 경로를 통해 우선적으로 유동하는, 종이 유체 장치.Statement 113: The paper fluid device of statement 112, wherein the first solution preferentially flows through the first pathway and the second phase solution preferentially flows through the second pathway.

구현예 114: 구현예 90 내지 113 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 프로브-분석물 복합체를 생성하기 위해표적 분석물에 결합하는 프로브를 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 114: The paper fluid device of any one of embodiments 90-113, wherein the device comprises a probe that binds to a target analyte to produce a probe-analyte complex.

구현예 115: 구현예 90 내지 114 중 어느 하나에 있어서, 상기 표적 분석물이 프로브-분석물 복합체 중 프로브에 결합되어 있는, 종이 유체 장치.Embodiment 115: The paper fluid device of any one of embodiments 90-114, wherein the target analyte is bound to a probe in the probe-analyte complex.

구현예 116: 구현예 114 또는 115에 있어서, 상기 프로브가 자기 입자를 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 116: The paper fluid device of any of statements 114 or 115, wherein the probe comprises a magnetic particle.

구현예 117: 구현예 116에 있어서, 상기 장치가 자기 입자를 다공성 매트릭스의 일부로 유인하도록 배향된 자기장을 추가로 포함하고, 자기 입자 상의 자기장의 힘이 다공성 매트릭스의 일부를 향한 프로브-분석물 복합체의 유동을 향상시키는, 종이 유체 장치.Embodiment 117: The device of embodiment 116, further comprising a magnetic field oriented to attract the magnetic particle to a portion of the porous matrix, wherein the force of the magnetic field on the magnetic particle is directed toward the portion of the porous matrix of the probe-analyte complex. A paper fluid device that enhances flow.

구현예 118: 구현예 114 내지 117 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론, 폴리옥시메틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌(TEFLON®), 덱스트란, 폴리비닐 클로라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 118: The method of any one of embodiments 114 to 117, wherein the probe is made of polyethylene, polypropylene, nylon, polyoxymethylene, polytetrafluoroethylene (TEFLON®), dextran, polyvinyl chloride, and combinations thereof. A paper fluid device comprising a polymer selected from the group consisting of.

구현예 119: 구현예 114 내지 118 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 셀룰로즈 및 키틴으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 생물학적 중합체를 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 119: The paper fluid device of any of embodiments 114-118, wherein the probe comprises a biological polymer selected from the group consisting of cellulose and chitin.

구현예 120: 구현예 114 내지 119 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 금, 은, 티탄, 스테인레스 강, 알루미늄, 백금 및 이들의 합금, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 120: The paper of any of statements 114-119, wherein the probe comprises a metal selected from the group consisting of gold, silver, titanium, stainless steel, aluminum, platinum and alloys thereof, and combinations thereof. fluid device.

구현예 121: 구현예 114 내지 120 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 나노입자를 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 121: The paper fluid device of any of embodiments 114-120, wherein the probe comprises a nanoparticle.

구현예 122: 구현예 121에 있어서, 상기 나노입자가 금 나노입자인, 종이 유체 장치.Statement 122: The paper fluid device of statement 121, wherein the nanoparticles are gold nanoparticles.

구현예 123: 구현예 114 내지 122 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 코팅을 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 123: The paper fluid device of any of statements 114-122, wherein the probe comprises a coating.

구현예 124: 구현예 123에 있어서, 상기 코팅이 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜로부터 선택된 중합체를 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 124: The paper fluid device of statement 123, wherein the coating comprises a polymer selected from polypropylene glycol and polyethylene glycol.

구현예 125: 구현예 123에 있어서, 상기 코팅이 덱스트란을 포함하는, 종이 유체 장치.Statement 125: The paper fluid device of statement 123, wherein the coating comprises dextran.

구현예 126: 구현예 123에 있어서, 상기 코팅이 친수성 단백질을 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 126: The paper fluid device of embodiment 123, wherein the coating comprises a hydrophilic protein.

구현예 127: 구현예 123에 있어서, 상기 코팅이 혈청 알부민을 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 127: The paper fluid device of embodiment 123, wherein the coating comprises serum albumin.

구현예 128: 구현예 123 내지 127 중 어느 하나에 있어서, 상기 코팅이 상기 제1 상 용액 또는 상기 제2 상 용액에 대한 친화성을 갖는, 종이 유체 장치.Statement 128: The paper fluid device of any of statements 123-127, wherein the coating has an affinity for the first phase solution or the second phase solution.

구현예 129: 구현예 114 내지 128 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 표적 분석물에 결합하는 결합 잔기를 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 129: The paper fluid device of any of embodiments 114-128, wherein the probe comprises a binding moiety that binds to a target analyte.

구현예 130: 구현예 129에 있어서, 상기 결합 잔기가 항체, 렉틴, 단백질, 대사산물, 당단백질, 핵산, 소분자, 중합체 및 지질로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 종이 유체 장치.Embodiment 130: The paper fluid device of embodiment 129, wherein the binding moiety is selected from the group consisting of an antibody, a lectin, a protein, a metabolite, a glycoprotein, a nucleic acid, a small molecule, a polymer, and a lipid.

구현예 131: 구현예 129에 있어서, 상기 결합 잔기가 항체 또는 항체 단편인, 종이 유체 장치.Embodiment 131: The paper fluid device of embodiment 129, wherein the binding moiety is an antibody or antibody fragment.

구현예 132: 구현예 114 내지 131 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로브가 검출가능한 표지를 포함하는, 종이유체 장치.Embodiment 132: The paper fluid device of any of embodiments 114-131, wherein the probe comprises a detectable label.

구현예 133: 구현예 132에 있어서, 상기 검출가능한 표지가 비색 표지, 형광 표지, 효소 표지, 컬러리제닉 표지, 방사성 표지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 종이 유체 장치.Embodiment 133: The paper fluid device of embodiment 132, wherein the detectable label is selected from the group consisting of a colorimetric label, a fluorescent label, an enzymatic label, a colorigenic label, a radioactive label, and combinations thereof.

구현예 134: 구현예 90 내지 133 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 건조 수신지를 포함하고, 상기 제1 상용액 또는 상기 제2 상 용액이 상기 건조 수신지를 향해 다공성 매트릭스를 통해 우선적으로 유동하는, 종이 유체 장치.Statement 134: The device of any of statements 90-133, wherein the device comprises a dry destination, wherein the first aqueous solution or the second phase solution preferentially flows through a porous matrix towards the dry destination. paper fluid device.

구현예 135: 구현예 90 내지 134 중 어느 하나에 있어서, 상기 장치가 작동 완충제를 포함하고, 제1 상 용액및/또는 상기 제2 상 용액이 상기 작동 완충제와 접촉시 다공성 매트릭스를 통해 보다 신속하게 유동하는, 종이 유체 장치.Embodiment 135: The device of any one of Embodiments 90-134, wherein the device comprises a working buffer, wherein the first phase solution and/or the second phase solution more rapidly through the porous matrix upon contact with the working buffer. A flowing, paper fluid device.

구현예 136: 구현예 90 내지 135 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 셀룰로즈, 유리 섬유, 니트로셀룰로즈, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 전하 변형된 나일론, 폴리에테르설폰 및 이들의 조합으로부터 선택된 재료를 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 136: The material of any one of Embodiments 90-135, wherein the porous matrix is selected from cellulose, glass fibers, nitrocellulose, polyvinylidene fluoride, nylon, charge modified nylon, polyethersulfone, and combinations thereof. A paper fluid device comprising:

구현예 137: 구현예 90 내지 136 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 프로브 포획 잔기를 포함하고, 사용시, 상기 프로브 포획 잔기는 상기 프로브 또는 이의 성분과 상호작용하는, 종이 유체 장치.Embodiment 137: The paper fluidic device of any of embodiments 90-136, wherein the porous matrix comprises a probe capture moiety, wherein, in use, the probe capture moiety interacts with the probe or component thereof.

구현예 138: 구현예 90 내지 137 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 표적 분석물 포획 잔기를 포함하고, 사용시 상기 표적 분석물 포획 잔기는 상기 표적 분석물 또는 이의 성분과 상호작용하는, 종이 유체 장치.Embodiment 138: The paper fluid of any one of embodiments 90-137, wherein the porous matrix comprises a target analyte capture moiety, wherein in use the target analyte capture moiety interacts with the target analyte or component thereof. Device.

구현예 139: 구현예 138에 있어서, 상기 LFA가, 상기 종이 유체 장치가 사용되는 경우 샌드위치 검정을 제공하도록 구성되는, 종이 유체 장치.Statement 139: The paper fluid device of statement 138, wherein the LFA is configured to provide a sandwich assay when the paper fluid device is used.

구현예 140: 구현예 90 내지 137 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 표적 분석물을 포함하는, 종이 유체 장치.Embodiment 140: The paper fluid device of any of embodiments 90-137, wherein the porous matrix comprises a target analyte.

구현예 141: 구현예 140에 있어서, 상기 LFA가 상기 종이 유체 장치가 사용되는 경우 경쟁 검정을 제공하도록 구성되는, 종이 유체 장치.Statement 141: The paper fluid device of clause 140, wherein the LFA is configured to provide a competition assay when the paper fluid device is used.

구현예 142: 구현예 90 내지 141 중 어느 하나에 있어서, 상기 다공성 매트릭스가 표적 분석물이 다공성 매트릭스를 통해 유동할 때 상기 표적 분석물을 농축시키도록 구성되는, 종이 유체 장치.Embodiment 142: The paper fluid device of any of embodiments 90-141, wherein the porous matrix is configured to concentrate the target analyte as it flows through the porous matrix.

구현예 143: 구현예 90 내지 142 중 어느 하나에 있어서, 상기 종이 유체 장치가 대조군 분석물을 추가로 포함하고, 상기 대조군 분석물과 상기 표적 분석물의 다공성 매트릭스 상의 비교가 상기 표적 분석물의 정량화를 제공하는, 종이 유체 장치.Embodiment 143: The paper fluid device of any one of embodiments 90-142, wherein the paper fluid device further comprises a control analyte, and wherein comparing the control analyte to the target analyte on a porous matrix provides for quantification of the target analyte. which is a paper fluid device.

구현예 144: 샘플에서 표적 분석물을 검출하거나 정량화하는 방법으로서, 상기 방법이 다음을 포함하는, 방법: a: 상기 샘플을 구현예 90 내지 143 중 어느 하나에 따르는 장치에 적용하는 단계; 및 b: 상기 표적 분석물의 존재 또는 부재를 검출하고/하거나 표적 분석물을 정량화하는 단계.Embodiment 144: A method of detecting or quantifying a target analyte in a sample, the method comprising: a: applying the sample to a device according to any one of embodiments 90 to 143; and b: detecting the presence or absence of the target analyte and/or quantifying the target analyte.

실시예Example

이하의 구체적이고 비제한적인 실시예는 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하고, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하지 않는다. 추가의 정교화 없이, 당업자는, 본원의 설명에 기초하여, 본 발명을 이의 최대 정도로 사용할 수 있다는 간주된다. 본원에 인용된 모든 공보는 그들의 전문이 본원에 참조로 인용된다. The following specific and non-limiting examples are to be construed as illustrative only and do not limit the invention in any way. Without further elaboration, it is believed that one of ordinary skill in the art, based on the description herein, can use the present invention to its fullest extent. All publications cited herein are incorporated herein by reference in their entirety.

실시예Example 1. One. 자석 또는 고체를 2-상 시스템에서 농축시키기 위해 To concentrate magnets or solids in a two-phase system PEG화PEGylation gold 나노프로브를a nano probe 사용한 ATPS ATPS used

두 접근법은 수성 2-상 시스템(ATPS)을 LFA의 감도를 향상시키기 위한 측방 유동 면역검정(LFA)과 통합시키기 위해 조사했다. 제1 접근법은 ATPS 용액으로부터 표적 단백질을 포획할 수 있는 자기 나노프로브를 수집하기 위해 자석을 사용했다. 제2 접근법은, 그들이 ATPS 및 폴리프로필렌 표면 사이의 고체-액체 계면에서 분할되어 주사기 또는 자석을 사용하지 않고 신속하고 용이한 수집을 가능하게 하도록 나노프로브의 표면 화학이조작된 새롭게 발견된 현상을 사용했다.Two approaches were investigated to integrate an aqueous two-phase system (ATPS) with a lateral flow immunoassay (LFA) to enhance the sensitivity of LFA. The first approach used magnets to collect magnetic nanoprobes capable of capturing target proteins from an ATPS solution. A second approach uses a newly discovered phenomenon in which the surface chemistry of nanoprobes has been engineered such that they split at the solid-liquid interface between ATPS and polypropylene surfaces to enable rapid and easy collection without the use of syringes or magnets. did.

효율적으로 자기 나노입자를 회수하기 위해, 필요한 자기 나노입자의 크기는 자기장에 반응하기에 충분히 커야하는 것으로 추측되었다. 그러나, 입자의 크기가 너무 크면, 입자는 LFA 시험 스트립을 통한 이동 곤란함을 겪을 수 있다.In order to efficiently recover magnetic nanoparticles, it has been assumed that the required size of magnetic nanoparticles must be large enough to respond to a magnetic field. However, if the size of the particles is too large, the particles may experience difficulty moving through the LFA test strip.

이 문제를 해결하기 위해, 금 코팅된 자기 나노프로브(GMP)와 함께 ATPS가 샘플 용액에서 표적 생체 분자를 먼저 포획하기 위해 사용되었다. 약한 자기장에 반응할 수 있는 용액 또는 거대한 나노프로브에서 입자를 수집하기 위해 고가의 벌키한 자석을 사용하는 것을 피하기 위해, ATPS는 ATPS의 두 벌크 상 중 하나에서 GMP를 먼저 수동적으로 작은 용적으로 농축시키기 위해 사용되었다. 후속적으로, 저가의 휴대용 자석이 GMP와 포획된 생체 분자를 신속하게 회수하기 위해 사용되었다. GMP 상의 금 코팅이 LFA의 비색 지시제로서 작용하기 때문에, GMP는 LFA 스트립에 직접 적용했다. To address this problem, ATPS together with gold-coated magnetic nanoprobes (GMP) were used to first capture target biomolecules in the sample solution. To avoid using expensive bulky magnets to collect particles from solutions or giant nanoprobes that could respond to weak magnetic fields, ATPS first passively concentrates GMP in one of the two bulk phases of ATPS to small volumes. was used for Subsequently, inexpensive portable magnets were used to rapidly recover GMP and captured biomolecules. Since the gold coating on GMP acts as a colorimetric indicator of the LFA, GMP was applied directly to the LFA strip.

GMP의 자기 추출을 향상시키기 위해 ATPS를 사용하는 것 이외에, ATPS의 상 분리가 GMP 및 자기력의 사용으로부터 이득을 얻었음이 밝혀졌다. PEG-염 ATPS 상은 시간 순으로 완전히 분리된다. 거시적 PEG 결핍 상에서 PEG 풍부 도메인의 최소한의 유입 결과로서 하부 PEG 결핍 상에서 나노프로브의 농도가 일정하게 잔류하기 때문에, 농축된 샘플의 추출이 시스템이 평형에 도달하기 전에 발생할 수 있지만, 후속적 LFA를 위해 추출될 하부 상의 충분한 용적을 달성하기 위해 여전히 30분이 필요했다. 또는, ATPS 중의 GMP는 상 분리가 유발되었을 때 극도로 거의 즉시 PEG 결핍 도메인으로 분할되었다. GMP를 함유하는 PEG 결핍 도메인은, 가능하게는 그들이 자기장에 반응할 때 그들과 함께 PEG 결핍 도메인을 드래그하는 GMP에 기인하여 자력의 존재하에 서로 찾아 보다 용이하게 병할될 수 있다. 중력과 함께, 이 힘은 PEG 결핍 도메인의 병합을 추가로 촉진시켜 가속화된 상 분리를 유도하고단지 10분 이내에 추출하기 위한 하부 상의 충분한 용적을 수득하였다.In addition to using ATPS to enhance magnetic extraction of GMP, it was found that phase separation of ATPS benefited from the use of GMP and magnetic forces. The PEG-salt ATPS phase is completely separated in chronological order. Because the concentration of nanoprobes remains constant on the lower PEG-depleted phase as a result of minimal influx of PEG-rich domains on the macroscopic PEG-depleted phase, extraction of concentrated samples may occur before the system reaches equilibrium, but for subsequent LFA Thirty minutes were still required to achieve sufficient volume of the lower phase to be extracted. Alternatively, GMP in ATPS split into PEG-deficient domains extremely almost immediately when phase separation was induced. PEG-deficient domains containing GMP can more readily find each other in the presence of magnetic forces and collide with each other, possibly due to GMP dragging the PEG-deficient domains with them when they respond to a magnetic field. Together with gravity, this force further facilitated the incorporation of the PEG-deficient domains, leading to accelerated phase separation and obtaining sufficient volume of the lower phase for extraction in just 10 minutes.

이 연구에서, 유동 문제 없이 LFA 시험 스트립을 통해 이동하기에 충분히 작은 GMP가 먼저 제조되었다. 이어서, 이러한 GMP는 다음을 수득하는 PEG-염 ATPS 용액에서 모델 단백질, 트랜스페린(Tf)을 포획하기 위해 사용되었다: 9:1 (상부 상: 하부 상) 용적 비. 작은 자석(1/8'' 직경 x 1/32'' 두께)을 상 분리를 촉진시키기 위해 용액에 배치했다. GMP 및 포획된 단백질을 10분 후 회수하고, 작은 자석을 제거하고, GMP-Tf 복합체를 검출용 LFA에 직접 적용했다.In this study, a GMP small enough to travel through an LFA test strip without flow problems was first made. This GMP was then used to capture the model protein, transferrin (Tf), in a PEG-salt ATPS solution yielding: 9:1 (upper phase: lower phase) volume ratio. A small magnet (1/8'' diameter x 1/32'' thick) was placed in the solution to promote phase separation. GMP and captured protein were recovered after 10 minutes, the small magnet was removed, and the GMP-Tf complex was directly applied to the LFA for detection.

상기 접근법이 자기 나노프로브와 함께 ATPS를 사용하여 Tf를 효율적으로 농축시키고 검출하였지만, 작은 자석은 여전히 필요했다. 다음 접근법은 외부 자기장을 사용하지 않고 표적-나노프로브 복합체를 추출하는 가능성을 탐구했지만, PEG화 금 나노프로브(PGNP)의 표면 화학은 ATPS와 폴리프로필렌(PP) 표면 사이의 고체-액체 계면에서 극도로 분할되도록 조작되었다. 이러한 독특한 현상은, PGNP가 중합체 또는 염으로만 구성된 수용액이 사용되었을 때 고체-액체 계면에서 분할되지 않았기 때문에, ATPS-특이적인 것으로 밝혀졌다. 또한, 이 현상은 또한 PGNP가 유리 표면에서가 아니라 본 ATPS 중의 폴리프로필렌(PP) 표면에서극도로 분할되기 때문에, 재료 특이적인 것으로 밝혀졌다. Although the above approach used ATPS with magnetic nanoprobes to efficiently enrich and detect Tf, a small magnet was still needed. Although the following approach explored the possibility of extracting target-nanoprobe complexes without the use of an external magnetic field, the surface chemistry of pegylated gold nanoprobes (PGNPs) is extremely difficult at the solid-liquid interface between ATPS and polypropylene (PP) surfaces. was engineered to be divided into This unique phenomenon was found to be ATPS-specific, as PGNPs did not resolve at the solid-liquid interface when aqueous solutions composed only of polymers or salts were used. In addition, this phenomenon was also found to be material-specific, as PGNPs are extremely cleaved at the polypropylene (PP) surface in the present ATPS and not at the glass surface.

PP-ATPS 고체-액체 계면으로서 표적-PGNP 복합체의 수집을 촉진시키기 위해, 항-Tf 항체로 장식된 PGNP를 Tf를 함유하는 ATPS 용액에 첨가한 다음, 시판되는 PP 빨대를 ATPS에 침수시켰다. PGNP는 ATPS에서 먼저 표적 단백질을 포획한 다음, PP 표면에서 우선적으로 분할된다. 10분 후, PP 빨대는 여전히 표면에 흡착된 단백질-GNP 복합체의 상당량과 함께 ATPS로부터 제거했다. 이는 주사기를 사용하여 농축된 Tf-PGNP를 수동으로 추출할 필요성을 효율적으로 제거했다. To facilitate the collection of the target-PGNP complex as a PP-ATPS solid-liquid interface, PGNP decorated with anti-Tf antibody was added to the ATPS solution containing Tf, and then a commercially available PP straw was submerged in ATPS. PGNP first captures the target protein on ATPS and then preferentially cleaves on the PP surface. After 10 min, the PP straws were removed from ATPS with significant amounts of protein-GNP complexes still adsorbed to the surface. This effectively eliminated the need to manually extract the concentrated Tf-PGNP using a syringe.

이 연구에서, PGNP는 ATPS 중 PP-액체 계면에서 분할되었다. 이어서, 이러한 PGNP는 1:1 용적 비를 수득한 PEG-염 ATPS 용액에서 Tf를 포획하기 위해 사용했다. PP 빨대를 ATPS 용액에 침수시키고, PGNP 및 포획된 단백질은 뺄대를 용액으로부터 당겨서 10분 후에 회수했다. 빨대 상의 PGNP-Tf 복합체는 작동 완충제로 세척하고, 검출용 LFA에 직접 적용했다. PP-ATPS 계면과 관련된 최소 용적 및 빨대로부터 PGNP를 세척 제거하기 위해 필요한 소용적에 기인하여, PGNP를 극도로 농축시키고, LFA 중의 Tf의 검출 한계는 50배까지 개선시켰다.In this study, PGNP was cleaved at the PP-liquid interface in ATPS. This PGNP was then used to capture Tf in a PEG-salt ATPS solution yielding a 1:1 volume ratio. The PP straw was immersed in ATPS solution, and PGNP and captured protein were recovered after 10 minutes by pulling the straw from the solution. The PGNP-Tf complex on the straw was washed with running buffer and applied directly to LFA for detection. Due to the minimal volume associated with the PP-ATPS interface and the small volume required to wash off the PGNP from the straw, the PGNP was extremely concentrated and the detection limit of Tf in LFA was improved by a factor of 50.

LFA 스트립을 제조하기 위해, 경쟁 메커니즘을 사용하는 LFA 시험을 실시하였다. 경쟁 검정에서, 목적하는 표적은 시험 라인을 형성하기 위해 니트로셀룰로즈 멤브레인 위에 고정시킨다. 나노프로브(GMP 또는 PGNP) 상의 1차 항체에 대한 고정된 2차 항체가 대조군 라인을 구성한다. LFA에서, 샘플이 먼저 나노프로브와 접촉하면, 표적 분자가 샘플에 존재하는 경우, 그들은 나노프로브 상에 장식된 그들의 특이적 항체에 결합한다. 샘플에 존재하는 표적 분자가 나노프로브 상의 항체를 포화시키면, 이러한 나노프로브는 더 이상시험 스트립 상의 고정된 표적 분자에 결합할 수 없다. 그 결과, 나노프로브는 시험 라인에서 시각적 밴드를 형성하지 않고, 이는 양성 결과를 나타낸다. 한편, 샘플이 나노프로브 상의 항체를 포화시킬 수 있는 농도로 표적 분자를 함유하지 않는 경우, 나노프로브 상의 이러한 항체는 시험 스트립 상의 고정된 표적 분자에 결합하여 시험 라인에서 시각적 밴드를 형성할 수 있다. 이는 음성 결과를 나타낸다. 또한, 샘플에 표적 분자의 존재와 무관하게, 나노프로브 상의 항체는 대조군 라인 상의 고정된 2차 항체에 결합하여, 충분한 샘플이 시험 라인을 통해 위킹되어 대조군 라인에 도달했음을 나타낸다. 가시성 대조군 라인의 존재는 유효 시험을 나타낸다. To prepare LFA strips, an LFA test using a competitive mechanism was performed. In a competition assay, the target of interest is immobilized on a nitrocellulose membrane to form a test line. An immobilized secondary antibody to the primary antibody on the nanoprobe (GMP or PGNP) constitutes the control line. In LFA, when the sample first contacts the nanoprobes, if target molecules are present in the sample, they bind to their specific antibody decorated on the nanoprobe. Once the target molecules present in the sample saturate the antibody on the nanoprobes, these nanoprobes can no longer bind the immobilized target molecules on the test strip. As a result, the nanoprobe did not form a visible band in the test line, indicating a positive result. On the other hand, if the sample does not contain the target molecule at a concentration capable of saturating the antibody on the nanoprobe, such antibody on the nanoprobe can bind to the immobilized target molecule on the test strip and form a visual band in the test line. This indicates a negative result. Also, regardless of the presence of the target molecule in the sample, the antibody on the nanoprobe binds to the immobilized secondary antibody on the control line, indicating that sufficient sample has wicked through the test line to reach the control line. The presence of a visible control line indicates a validated test.

GNP를 제조하기 위해, 50nm의 직경을 갖는 산화철 자석 나노입자를 금으로 코팅했다. 간단하게, 산화철 입자는 0.01 M 나트륨 시트레이트로 희석시키고, 10분 동안 교반했다. 후속적으로, 1% w/v 염화금 용액의 4회 첨가를 10분 간격으로 교반하면서 산화철 나노입자 용액에 적용했다. 용액은 염화금의 첨가 후 검은색에서 밤색으로 변했다. 이어서, 금 코팅된 자기 나노입자는 자석을 사용하여 회수했다.To prepare GNPs, iron oxide magnet nanoparticles with a diameter of 50 nm were coated with gold. Briefly, iron oxide particles were diluted with 0.01 M sodium citrate and stirred for 10 minutes. Subsequently, four additions of 1% w/v gold chloride solution were applied to the iron oxide nanoparticle solution with stirring at 10-minute intervals. The solution changed from black to brown after addition of gold chloride. The gold-coated magnetic nanoparticles were then recovered using a magnet.

수집기는 음용 빨대의 끝에 작은 네오디뮴 자석(1/8'' 직경 x 1/32'' 두께, KJ Magnetics, Philadelphia, PA)을 배치함으로써 구축되었다. 자석은 용액에서 GMP와 직접적 접촉을 피하기 위해 파라필름으로 감쌌다.The collector was built by placing a small neodymium magnet (1/8'' diameter x 1/32'' thick, KJ Magnetics, Philadelphia, PA) at the end of a drinking straw. The magnets were wrapped in parafilm to avoid direct contact with the GMP in solution.

GMP가 PEG-염 ATPS의 하부, PEG 결핍 상에서 극도로 분할되는지를 확인하기 위해, 30μL의 GMP를 9:1 용적비를 수득한 2mL ATPS 용액에 첨가했다. 자석의 존재가 상 분리를 촉진시키는지를 확인하기 위해, 분할 실험은 자기 수집기를 사용하거나사용하지 않고 수행했다. 하부 상의 용적은 10분 및 30분에 각 실험에 대해 측정했다. To ensure that GMP is extremely cleaved on the bottom of the PEG-salt ATPS, on the PEG-deficient phase, 30 μL of GMP was added to the 2mL ATPS solution obtained in a 9:1 volume ratio. To determine whether the presence of a magnet promotes phase separation, splitting experiments were performed with or without a magnetic collector. The volume of the lower phase was measured for each experiment at 10 and 30 minutes.

이어서, GMP가 ATPS 및 LFA와 함께 도입될 수 있는지를 시험했다. 먼저, Tf의 다양한 농도로 스파이킹된 2mL의 9:1 ATPS 용액을 제조했다. 30 μL의 GMP를 각 용액에 적용한 다음, 자기 수집기를 첨가했다. 용액을 25oC 수욕에 배치하고, 10분 동안 배양했다. 배양 기간 후, 수집기를 용액으로부터 제거하고, 50 μL의 작동 완충제를 함유하는 튜브로 옮겼다. 작은 자석을 빨대로부터 제거하고, 빨대 상에서 수집된 GMP는 수초 동안 작동 완충제 중에서 빨대를 진탕시켜 세척 제거했다. 이어서, 빨대를 제거하고, LFA 시험 스트립을 수집된 GMP를 함유하는 작동 완충제에 침지시켰다. 10분 후, 시험 스트립을 튜브로부터 제거하고, 시험 스트립의 이미지를 다음을 사용하여 촬영했다: 캐논 EOS 1000D 카메라 (Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY).It was then tested whether GMP could be introduced with ATPS and LFA. First, 2 mL of a 9:1 ATPS solution spiked with various concentrations of Tf was prepared. 30 μL of GMP was applied to each solution, then a magnetic collector was added. The solution was placed in a 25 o C water bath and incubated for 10 minutes. After the incubation period, the collector was removed from the solution and transferred to a tube containing 50 μL of working buffer. The small magnet was removed from the straw, and the GMP collected on the straw was washed away by shaking the straw in working buffer for a few seconds. The straws were then removed and the LFA test strips were immersed in working buffer containing the collected GMP. After 10 minutes, the test strips were removed from the tube and images of the test strips were taken using a Canon EOS 1000D camera (Canon USA, Inc., Lake Success, NY).

직경이 약 25 내지 30nm인 입자 크기를 갖는 투명한 체리색 용액을 생성하기 위해 노출된 금 나노입자를 제조했다. PGNP를 제조하기 위해, 320mg의 염소 항-Tf 항체를 30분 동안 20mL의 콜로이드성 금 용액으로 배양한 다음, 다음에 대한 5000:1의 몰 비를 사용하여 티올화-PEG2000을 첨가했다: PEG: NP 및 추가의 배양 30분. 콜로이드성 금의 표면에 대한 다른 단백질의 비특이적 결합을 방지하기 위해, 2mL의 10% 소 혈청 알부민(BSA) 용액을 혼합물에 첨가하고, 추가의 15분 동안 혼합했다. 생성된느 용액을 배양 기간 동안 진탕기 상에서 완만하게 혼합했다. 유리 비결합 항체, PEG 및 BSA를 제거하기 위해, 혼합물을 후속적으로 4oC 및 9,000 g에서 30분 동안 원심분리시켰다. PGNP의 펠렛은 1% BSA 용액으로 세척하고, 이 세척 단계를 2회 반복했다. 최종적으로, 회수된 PGNP를 pH 9.0에서 3mL의 0.1M 붕산나트륨 완충제에 재현탁시켰다. Exposed gold nanoparticles were prepared to produce a clear cherry-colored solution with a particle size of about 25-30 nm in diameter. To prepare PGNP, 320 mg of goat anti-Tf antibody was incubated in 20 mL of colloidal gold solution for 30 min, followed by addition of thiolated-PEG2000 using a molar ratio of 5000:1 to: PEG: NPs and an additional incubation of 30 min. To prevent non-specific binding of other proteins to the surface of colloidal gold, 2 mL of a 10% bovine serum albumin (BSA) solution was added to the mixture and mixed for an additional 15 minutes. The resulting solution was gently mixed on a shaker during the incubation period. To remove free unbound antibody, PEG and BSA, the mixture was subsequently centrifuged at 4 ° C and 9,000 g for 30 min. The pellet of PGNP was washed with 1% BSA solution, and this washing step was repeated twice. Finally, the recovered PGNP was resuspended in 3 mL of 0.1M sodium borate buffer at pH 9.0.

1:1 용적비를 수득하고 가변적인 Tf 농도가 함유된 PEG-염 ATPS 용액을 유리 튜브에서 먼저 제조했다. 5μL의 GNP 용액을 최종 용적 1mL로 Tf-ATPS 용액에 첨가했다. ATPS 용액을 충분히 혼합하고, PP 빨대를 각 ATPS 용액에 삽입했다. 이어서, 용액을 15분 동안 25oC에서 배양했다. 각 혼합물을 위해, PP 빨대를 ATPS 용액으로부터 조심스럽게 제거했다. PP-ATPS 계면의 총 용적이 약 1μL이었음을 가정하여, 50μL의 총 용적을 달성하기 위해 ATPS 용액에 함침된 빨대의 부분으로부터 흡착된 Tf-GNP 복합체를 세척하기 위해 49μL의 시험 완충제를 사용했다. 빨대의 내부 및 외부 표면 모두를 총 10초 동안 세척했다. 이어서, LFA 시험 스트립을 샘플 패드가 혼합물과 접촉되도록 수직으로 침지시켰다. 10분 후, 스트립을 혼합물로부터 인취하고, 시험 스트립의 이미지는 다음을 사용하여 즉시 촬영했다: 캐논 EOS 1000D 카메라(Canon, U.S.A., Inc., Lake Success, NY). A 1:1 volume ratio was obtained and PEG-salt ATPS solutions containing varying Tf concentrations were prepared first in glass tubes. 5 μL of GNP solution was added to the Tf-ATPS solution to a final volume of 1 mL. The ATPS solution was thoroughly mixed, and a PP straw was inserted into each ATPS solution. The solution was then incubated at 25 ° C for 15 min. For each mixture, the PP straw was carefully removed from the ATPS solution. Assuming the total volume of the PP-ATPS interface was approximately 1 µL, 49 µL of test buffer was used to wash the adsorbed Tf-GNP complex from the portion of the straw soaked in ATPS solution to achieve a total volume of 50 µL. Both the inner and outer surfaces of the straw were washed for a total of 10 seconds. The LFA test strips were then immersed vertically so that the sample pad was in contact with the mixture. After 10 minutes, the strips were withdrawn from the mixture and images of the test strips were immediately taken using a Canon EOS 1000D camera (Canon, USA, Inc., Lake Success, NY).

이 연구에서 개발된 GMP는 다음 4개의 기능을 달성했다: (1) 샘플에서 표적 단백질을 포획하고; (2) ATPS의 벌크 상 중 하나에서 극도로 분할하고; (3) 저렴한 휴대용 자석에 의해 수집되고; (4) 추출되고 LFA 종이 스트립에 적용된 후, 직접 LFA용 비색 지시제로서 기능한다. 기능 (2) 및 (3)은 GMP을 PEG-염 ATPS 용액에 배치함으로써 입증되었다. 다음에 도시된 바와 같다: 도 21a, GMP와 PEG 풍부 상 중의 PEG 분자의 더 큰 수 사이에서 작동하는 반발성 입체 배제-용적 상호작용에 기인하여, GMP가 하부 PEG 결핍 상에서 극도로 분할된다는 것이 관찰되었다. 이는 GMP를 작은 용적으로 농축시키는 것을 가능하게 하고, 이는 훨씬 더 작고 더 가벼운 자석을 사용하여 이들의 수집을 가능하게 했다(도 21b). 또한, 이러한 GMP는 이들이 자석에 근접해 존재할 때 매우 반응성이었기 때문에, 입자는 신속하게 회수되어 후속적 검출을 위해 옮겨질 수 있었다(도 21c). 마지막으로, 이 접근법을 사용함으로써, GMP는 매우 작은 용적으로 수집될 수 있었고, 이는 표적단백질의 극단적인 농도를 가능하게 했다.The GMP developed in this study achieved four functions: (1) capture the target protein in the sample; (2) extremely split in one of the bulk phases of ATPS; (3) being collected by inexpensive portable magnets; (4) After being extracted and applied to the LFA paper strip, it functions as a colorimetric indicator for LFA directly. Functions (2) and (3) were demonstrated by placing GMP in a PEG-salt ATPS solution. As shown in: FIG. 21A , it is observed that GMP is extremely cleaved in the lower PEG-deficient phase, due to the repulsive steric exclusion-volume interaction operating between the GMP and the greater number of PEG molecules in the PEG-rich phase. became This made it possible to concentrate GMPs in small volumes, which enabled their collection using much smaller and lighter magnets ( Fig. 21b ). In addition, since these GMPs were highly reactive when they were present in close proximity to the magnet, the particles could be quickly recovered and transferred for subsequent detection ( FIG. 21C ). Finally, by using this approach, GMP could be collected in very small volumes, which enabled extreme concentrations of the target protein.

GMP가 ATPS와 함께 사용될 때 LFA의 감도를 향상시킬 수 있었는지를 확인하기 위해, 사전 농축단계를 사용하거나 사용하지 않는 예비 LFA 연구를 수행했다(도 22). To confirm whether GMP could enhance the sensitivity of LFA when used in combination with ATPS, a preliminary LFA study with or without a pre-concentration step was performed ( FIG. 22 ).

ATPS와 LFA를 통합시키기 위한 제2 접근법은 ATPS와 폴리프로필렌(PP) 고체 사이의 고체-액체 계면에서 PEG화 금 나노프로브(PGNP)를 구동시키기 위한 것이었다. 제1 접근법과 유사하지만, 이 접근법은 더 이상 외부 자석을 필요로 하지 않는다. 이 메커니즘은 ATPS를 필요로 한다. 다음에 도시된 바와 같다: 도 23a 및 b, PEG 단독 또는 염 단독 수용액이 사용될 때, PGNP는 고체-액체 계면에서 분할되지 않았다. 실제로, PGNP는 고체-액체 계면에 대한 선호 없이 각 수용액에 걸쳐 균일하게 분산되는 것으로 나타났다. PGNP가 상 분리된 ATPS의 존재하에서만 고체-액체 계면에서 분할되는 것으로 밝혀졌기 때문에, 1:1 용적비를 갖는 ATPS가 ATPS 상이 다른 용적비를 갖는 ATPS와 비교될 때 가장 빨리 분리되기 때문에 이 연구에 사용되었다. 도 23c는 10분 후 PP 빨대 상의 PGNP의 극도의 분할 거동을 입증한다. PP 빨대는 또한 농축된 표적-PGNP 복합체의 용이한 추출을 가능하게 했다. 빨대가 철회된 후, 수집된 PGNP는 작동 완충제를 사용하여 용이하게 세척 제거하고, LFA에 직접 적용했다(도 23d).A second approach for integrating ATPS and LFA was to drive pegylated gold nanoprobes (PGNPs) at the solid-liquid interface between ATPS and polypropylene (PP) solids. Similar to the first approach, but this approach no longer requires an external magnet. This mechanism requires ATPS. As shown in Figure 23a and b , PGNP did not resolve at the solid-liquid interface when either PEG alone or aqueous salt alone solution was used. Indeed, it has been shown that PGNPs are uniformly dispersed throughout each aqueous solution with no preference for a solid-liquid interface. Since PGNP was found to split at the solid-liquid interface only in the presence of phase-separated ATPS, ATPS with a 1:1 volume ratio was used in this study because the ATPS phase separates the fastest when compared to ATPS with other volume ratios. became 23C demonstrates the extreme splitting behavior of PGNPs on PP straws after 10 min. The PP straw also allowed for easy extraction of the concentrated target-PGNP complex. After the straw was withdrawn, the collected PGNPs were easily washed off using working buffer and applied directly to LFA ( FIG. 23D ).

LFA 결과는 다음에 나타낸다: 도 24. 각 시험은 유체가 스트립을 통해 완전히 유동되었음을 나타내고, 시험의 유효성을 확인한 대조군 라인의 존재를 나타냈다. Tf가 부재한 음성 대조군을 위해, 시험 라인을 나타내고, 따라서 진정한 음성 결과를 나타냈다. 높은 Tf 농도(10ng/μL)에서, 시험 라인은 나타나지 않았고, 따라서 진정한 양성 결과를 나타냈다. 그러나, 사전 농축 단계가 없는 경우에 낮은 Tf 농도에서, 가시성 시험 라인이 나타나서 PGNP 상에 장식된 항체를 포화시키기 위한 샘플에 불충한 양의 Tf가 존재했음을 시사했다. 따라서, 이러한 시험은 거짓 음성 결과는 나타냈다. 이 접근법을 사용하는 LFA 결과는 상부 패널에 나타낸다(도 24 상부). 거짓 음성 결과가 사전 농축 없이 LFA 연구에서 1ng/μL에서 나타났기 때문에, 이는 Tf에 대한 LFA의 검출 한계가 10ng/μL였다는 것을 나타냈다. The LFA results are shown in FIG . 24 . Each test indicated that the fluid had completely flowed through the strip and indicated the presence of a control line confirming the validity of the test. For the negative control in the absence of Tf, a test line was shown and thus a true negative result. At high Tf concentrations (10 ng/μL), no test line appeared, thus giving a true positive result. However, at low Tf concentrations in the absence of a prior enrichment step, a visible test line appeared suggesting that an insufficient amount of Tf was present in the sample to saturate the antibody decorated on PGNP. Therefore, these tests gave false negative results. LFA results using this approach are shown in the top panel ( FIG. 24 top). As false negative results were found at 1 ng/μL in the LFA study without prior enrichment, this indicated that the detection limit of LFA for Tf was 10 ng/μL.

LFA의 성능을 향상시키기 위해, 단일 LFA 시험에 사용된 것과 동일량의 PGNP를 1ng/μL의 Tf 농도를 갖는 ATPS 용액에 배치시켰다. 이 ATPS 용액의 용적을 LFA 스트립에 사용된 용적과 비교하여 50배까지 증가시킴으로써, PGNP는 50배 더 많은 Tf와 상호작용할 수 있었고, 따라서 높은 수준의 포화를 달성할 수 있었다. 그러나, PGNP가 또한 50배 희석되었기 때문에, 그들은 검출 전에 농축되고 수집될 필요가 있다. PP 빨대를 ATPS 용액에 배치함으로써, PGNP는 빨대의 표면에서 극도로 분할되었다. ATPS 용액을 실온에서 10분 동안 배양한 후, PP 빨대는 용액으로부터 제거했다. 고체 표면 상 물질이 전형적으로 회수되지 않는 다른 흡착 현상과 달리, PGNP는 빨대를 작동 완충제로 세정함으로써 용이하게 회수되었다. 이어서, PGNP를 함유하는 이 완충제를 LFA에 직접 적용했다. 이 접근법을 사용하는 LFA 결과는 하부 패널에 나타낸다(도 24 하부). 0.2ng/μL가 진정한 양성 결과를 입증한 최저 농도이기 때문에, Tf에 대한 LFA의 검출 한계는 10ng/μL로부터 0.2ng/μL로 50배 개선으로 향상되었다. 휴대용 장치는 이러한 두 접근법을 사용하고, 사용자가 최소 단계로 검정을 작동시킬 수 있도록 한다(도 25).To improve the performance of LFA, the same amount of PGNP used in the single LFA test was placed in ATPS solution with a Tf concentration of 1 ng/μL. By increasing the volume of this ATPS solution by 50-fold compared to the volume used for the LFA strip, PGNPs were able to interact with 50-fold more Tf, thus achieving a high level of saturation. However, since PGNPs were also diluted 50-fold, they need to be concentrated and collected prior to detection. By placing the PP straw in the ATPS solution, the PGNP was extremely split at the surface of the straw. After the ATPS solution was incubated at room temperature for 10 min, the PP straw was removed from the solution. Unlike other adsorption phenomena in which material on a solid surface is typically not recovered, PGNP was readily recovered by washing the straw with a working buffer. This buffer containing PGNP was then applied directly to the LFA. LFA results using this approach are shown in the lower panel ( Figure 24 lower). Since 0.2 ng/μL is the lowest concentration demonstrating a truly positive result, the detection limit of LFA for Tf improved with a 50-fold improvement from 10 ng/μL to 0.2 ng/μL. The portable device uses these two approaches and allows the user to operate the assay with minimal steps ( FIG. 25 ).

실시예 2 Example 2 ATPS 및 덱스트란 코팅된 금 나노입자ATPS and dextran coated gold nanoparticles

전통적인 시트레이트 캡핑되거나 노출된 금 나노입자는 전형적으로 표면 시트레이트 이온의 음전하로부터 생성되는 정전기적 반발 상호작용에 기인하여 수용액에서 응집되지 않는다. 그러나, 이들은 높은 이온 강도의 용액에서 응집되고, 여기서 반 데르 바알스(van der Waals) 인력 상호작용은 정전기적 반발 상호작용보다 더 커진다. 덱스트란 코팅된 금 나노입자는 환원제 및 안정화제 둘 다로서 시트레이트 대신 덱스트란을 사용함으로써 성공적으로 제조했다. 덱스트란 코팅된 금 나노입자의 안정성은 전통적인 시트레이트 캡핑된 금 나노입자 및 통상 사용된 PEG 코팅된 금 나노입자와 비교했다. PEG-염 ATPS의 상 분리 거동은 실온에서 DGNP의 신속한 추출이 가능하도록 최적화되었다. DGNP의 분할 거동은 후속적으로 PEG-염 ATPS에서 조사했다. 철 수송을 위한 통상적인 혈청 단백질인 트랜스페린(Tf)이 모델 단백질 바이오마커로서 선택되었다. Tf에 대한 LFA의 검출 한계는 DGNP를 사용하는 사전 농축 ATPS 단계를 사용하거나 사용하지 않고결정했다. LFA의 정성적 결과는 시각적으로 해석하고, LFA 결과의 추가의 정량적 확인을 위해 컴퓨터 이미지 분석도 또한 수행했다.Traditional citrate capped or exposed gold nanoparticles typically do not aggregate in aqueous solution due to electrostatic repulsive interactions generated from the negative charge of surface citrate ions. However, they aggregate in solutions of high ionic strength, where van der Waals attraction interactions are greater than electrostatic repulsion interactions. Dextran coated gold nanoparticles were successfully prepared by using dextran instead of citrate as both a reducing agent and a stabilizer. The stability of dextran-coated gold nanoparticles was compared with traditional citrate-capped gold nanoparticles and conventionally used PEG-coated gold nanoparticles. The phase separation behavior of PEG-salt ATPS was optimized to enable rapid extraction of DGNPs at room temperature. The cleavage behavior of DGNP was subsequently investigated in PEG-salt ATPS. Transferrin (Tf), a common serum protein for iron transport, was chosen as a model protein biomarker. The detection limit of LFA for Tf was determined with or without a pre-enriched ATPS step using DGNP. Qualitative results of LFA were interpreted visually, and computer image analysis was also performed for further quantitative confirmation of LFA results.

전통적 시트레이트 캡핑되거나 노출된 금 나노입자가 제조되었다. 간단하게, 10mL의 ddH2O를 교반하면서 100oC로 가열했다. 가열돈 용액이 비등하기 시작할 때, 100μL의 1% w/v 염화금(III) 용액을 첨가했다. 용액을 교반하고 1분 동안 비등시키고, 이후 25μL의 6% w/v 나트륨 시트레이트 용액을 첨가했다. 용액은 신속하게 짙은 자주색에서 투명하고 짙은 체리색으로 변했고, 이 후 이를 실온으로 냉각시키고, 4oC에서 저장했다.Traditional citrate capped or exposed gold nanoparticles were prepared. Briefly, 10 mL of ddH 2 O was heated to 100 ° C with stirring. When the hot pig solution started boiling, 100 μL of 1% w/v gold(III) chloride solution was added. The solution was stirred and boiled for 1 minute, then 25 μL of 6% w/v sodium citrate solution was added. The solution quickly changed from dark purple to clear and dark cherry color, after which it was cooled to room temperature and stored at 4 ° C.

PEG-코팅된 (PEG화) 금 나노입자를 제조하기 전에, 이미 제조된 노출된 금 나노입자 용액의 농도를 결정했다. 임의의 소정의 PEG:금 나노입자 몰 비를 위해 필요한 PEG의 양을 결정하기 위해 사용되는 이 농도는 1cm의 경로 길이로 비어 법칙(Beer’s Law)을 사용하여 계산하였다: Prior to preparing the PEG-coated (PEGylated) gold nanoparticles, the concentration of the previously prepared exposed gold nanoparticle solution was determined. This concentration used to determine the amount of PEG required for any given PEG:gold nanoparticle molar ratio was calculated using Beer's Law with a path length of 1 cm:

Figure 112016106530219-pct00002
Figure 112016106530219-pct00002

여기서, C는 몰 농도 단위의 금 나노입자의 농도이고, A는 금 나노입자의 피크 흡광도 값이고, ε은 M-1cm-1 단위의 몰 흡광 계수이고, l은 cm 단위의 경로 길이이다. ε 값을 결정하기 위해, 나노입자의 직경은 먼저 제타사이저 나노 ZS 입자 분석기(Malvern Instruments Inc, Westborough, Massachusetts)를 사용하는 동적 광 산란(DLS)에 의해 정량화했다. 이어서, 몰 흡광 계수는 비비인터네셔날 라이프 사이언시즈(BBInternational Life Sciences)(Madison, WI)에 의해 제공된 데이터 시트로부터 판독했고, 이는 ε 값을 금 나노입자의 직경과 상관시켰다. 이어서, 금 나노입자의 피크 흡광도 값은 UV-가시 분광광도계(Thermo Fisher Scientific, Madison, Wisconsin)를 사용하여 정량화하고, 농도는 다음을 사용하여 결정했다: Eq. (1).where C is the concentration of gold nanoparticles in molar concentration units, A is the peak absorbance value of the gold nanoparticles, ε is the molar extinction coefficient in units of M −1 cm −1 , and l is the path length in cm . To determine the ε value, the diameter of the nanoparticles was first quantified by dynamic light scattering (DLS) using a Zetasizer Nano ZS particle analyzer (Malvern Instruments Inc, Westborough, Massachusetts). The molar extinction coefficient was then read from a data sheet provided by BBInternational Life Sciences (Madison, WI), which correlated the ε value with the diameter of the gold nanoparticles. The peak absorbance values of the gold nanoparticles were then quantified using a UV-visible spectrophotometer (Thermo Fisher Scientific, Madison, Wisconsin), and the concentration was determined using: Eq. (One).

메톡시-폴리에틸렌 글리콜(PEG)-티올 (MW 5000, Nanocs Inc., New York, NY)은 금 나노입자 표면을 PEG 층으로 장식하기 위해 사용되었다. 간단하게, 5mL의 노출된 금 나노입자 용액은 먼저 1N NaOH 용액을 사용하여 pH 9.0로 조정했다. 메톡시-PEG-티올을 다음으로 입자 용액에 첨가했다: 50,000:1 PEG: 금 나노입자 표면이 완전히 코팅되었음을 보장하기 위한 나노입자 몰 비. 이어서, 혼합물을 실온에서 30분 동안 반응시켜 PEG 상의 티올 그룹이 금 나노입자와 배위 결합을 형성하도록 했다. 유리 PEG는 30분 동안 9000 g에서 원심분리하여 제거했다. 생성되는 PEG화 금 나노입자를 500μL의 ddH2O에 재현탁시켰다.Methoxy-polyethylene glycol (PEG)-thiol (MW 5000, Nanocs Inc., New York, NY) was used to decorate the surface of gold nanoparticles with a PEG layer. Briefly, 5 mL of a solution of exposed gold nanoparticles was first adjusted to pH 9.0 using 1N NaOH solution. Methoxy-PEG-thiol was added to the particle solution as follows: 50,000:1 PEG:nanoparticle molar ratio to ensure that the gold nanoparticle surface was fully coated. The mixture was then reacted at room temperature for 30 minutes to allow the thiol groups on the PEG to form coordination bonds with the gold nanoparticles. Free PEG was removed by centrifugation at 9000 g for 30 min. The resulting pegylated gold nanoparticles were resuspended in 500 μL of ddH 2 O.

덱스트란 코팅된 금 나노입자가 제조되었다. 간단하게, 12g의 덱스트란 (MW 15,000 - 25,000)을 다음에 용해시킨다: 160mL의 초순수 멸균수 (Rockland Immunochemicals Inc., Gilbertsville, PA), 용액을 교반하면서 100oC로 가열했다. 가열된 용액이 비등하기 시작할 때, 2.16mL의 1% w/v 염화금(III) 용액을 첨가했다. 용액을 교반하고, 용액의 색이 자주색으로 바뀔 때까지 20분 동안 비등시켰다. 이어서, 용액을 실온으로 냉각시키고, 4oC에서 저장했다. 과량의 덱스트란은 후속적으로 9000 g에서 30분 동안 원심분리시켜 제거했다.Dextran coated gold nanoparticles were prepared. Briefly, 12 g of dextran (MW 15,000 - 25,000) is dissolved in 160 mL of ultrapure sterile water (Rockland Immunochemicals Inc., Gilbertsville, PA), and the solution is heated to 100 ° C with stirring. When the heated solution started boiling, 2.16 mL of 1% w/v gold(III) chloride solution was added. The solution was stirred and boiled for 20 minutes until the color of the solution turned purple. The solution was then cooled to room temperature and stored at 4 ° C. Excess dextran was subsequently removed by centrifugation at 9000 g for 30 minutes.

노출된(, 시트레이트 캡핑된), PEG화 및 덱스트란 코팅된 금 나노입자 용액을 다양한 농도의 스톡 인산칼륨 용액과 별도로 혼합했다. 혼합 용액을 실온에서 30분 동안 배양했다. 각 샘플의 흡광도 스펙트럼은 UV-가시 분광광도계를 사용하여 결정했다. 임계 응집 농도(CCC)는 피크 흡광도 파장 부근의 GNP 용액의 흡광도 스펙트럼이 세기가 상당히 감소되는 염 농도로서 동정되었다.The exposed ( ie , citrate capped), pegylated and dextran coated gold nanoparticle solutions were mixed separately with various concentrations of the stock potassium phosphate solution. The mixed solution was incubated at room temperature for 30 minutes. The absorbance spectrum of each sample was determined using a UV-visible spectrophotometer. Critical aggregation concentration (CCC) was identified as the salt concentration at which the absorbance spectrum of the GNP solution near the peak absorbance wavelength significantly decreased in intensity.

스톡 인산칼륨 용액 (5:1 이염기성: 일염기성)은 둘베코 인산염 완충된 생리 식염수(PBS)(Invitrogen, pH 7.4, 1.47 mM KH2PO4, 8.10 mM Na2HPO4, 138 mM NaCl, 2.67 mM KCl 및 0.495 mM MgCl2 함유)에서 제조했다. 후속적으로, 수톡 폴리에틸렌 글리콜 (MW 8000, VWR, Brisbane, CA) 용액을 PBS에서 제조했다. 스톡 용액을 사용하여, PBS 중의 2mL PEG-염 ATPS 용액은 9:1의 PEG 풍부(염 결핍):PEG 결핍(염 풍부) 용적비를 수득하는 PEG 및 염의 특정 농도에서 제조했다. 이 용적비는 ATPS 용액을 실온에서 최소 12시간 동안 배양한 후 측정했다.Stock potassium phosphate solution (5:1 dibasic: monobasic) was prepared in Dulbecco's phosphate buffered saline (PBS) (Invitrogen, pH 7.4, 1.47 mM KH 2 PO 4 , 8.10 mM Na 2 HPO 4 , 138 mM NaCl, 2.67). mM KCl and 0.495 mM MgCl 2 ). Subsequently, a solution of sutok polyethylene glycol (MW 8000, VWR, Brisbane, CA) was prepared in PBS. Using the stock solution, 2 mL PEG-salt ATPS solutions in PBS were prepared at specific concentrations of PEG and salt yielding a PEG rich (salt-poor):PEG-deficient (salt rich) volume ratio of 9:1. This volume ratio was determined after the ATPS solution was incubated at room temperature for at least 12 hours.

요오드-125 (125I)를 염소 항-Tf 항체(Bethyl Laboratories, Montgomery, TX)의 티로신 잔기를 방사성 표지하기 위해 사용했다. 간단하게, Na125I (MP Biomedicals, Irvine, CA)는 IODO-BEADS (Pierce Biotechnology, Rockford, IL)로 활성화되었다. 후속적으로, 활성화된 125I를 염소 항-Tf 항체와 15분 동안 반응시켰다. 방사성 표지된 항체는 세파덱스 G15 크기 배제 컬럼을 사용하여 유리 125I로부터 정제하였다. 방사성 표지된 항체의 비활성 및 농도는 포스포텡스텐산 검정에 의해 결정되었다.Iodine-125 ( 125 I) was used to radiolabel the tyrosine residue of a goat anti-Tf antibody (Bethyl Laboratories, Montgomery, TX). Briefly, Na 125 I (MP Biomedicals, Irvine, CA) was activated with IODO-BEADS (Pierce Biotechnology, Rockford, IL). Subsequently, activated 125 I was reacted with goat anti-Tf antibody for 15 min. Radiolabeled antibody was purified from free 125 I using a Sephadex G15 size exclusion column. The specific activity and concentration of the radiolabeled antibody was determined by a phosphotenstic acid assay.

덱스트란 코팅된 금 나노프로브(DGNP)를 제조하기 위해, 10mL의 이미 제조된 덱스트란 코팅된 금 나노입자 용액을 먼저 1N NaOH을 사용하여 pH 9.0으로 조정했다. 후속적으로, 80μg의 염소 항-Tf 항체를 덱스트란 코팅된 금 나노입자 용액에 첨가했다. 이어서, 혼합물을 실온에서 30분 동안 반응시켜 항체가 입자와 배위 결합을 형성하도록 하였다. 유리 비결합 항체는 9000 g에서 30분 동안 원심분리시켜 제거했다. 회수된 DGNP는 BSA가 비특이적 결합을 방지하기 위해 DGNP 상의 임의의 유리 표면을 피복할 수 있도록 1% 소 혈청 알부민(BSA) 용액으로 추가로 세척했다. 과량의 BSA 및 추가의 비결합 항체는 9000 g에서 30분 동안 원심분리로 제거했다. 회수된 DGNP는 1mL의 0.1M 붕산나트륨 완충제(pH 9.0)에 재현탁시켰다. To prepare dextran-coated gold nanoprobes (DGNPs), 10 mL of previously prepared dextran-coated gold nanoparticle solution was first adjusted to pH 9.0 using 1N NaOH. Subsequently, 80 μg of goat anti-Tf antibody was added to the dextran coated gold nanoparticle solution. The mixture was then reacted at room temperature for 30 minutes to allow the antibody to form coordinate bonds with the particles. Free unbound antibody was removed by centrifugation at 9000 g for 30 min. The recovered DGNPs were further washed with 1% bovine serum albumin (BSA) solution to allow BSA to coat any glass surface on DGNPs to prevent non-specific binding. Excess BSA and additional unbound antibody were removed by centrifugation at 9000 g for 30 min. The recovered DGNP was resuspended in 1 mL of 0.1M sodium borate buffer (pH 9.0).

PEG-염 ATPS 중의 DGNP의 분할 거동을 연구하기 위해, ATPS 용액의 각 상 중의 DGNP의 농도를 정량화했다. 방사성 표지된 DGNP는 방사성 표지된 염소 항-Tf 항체를 덱스트란 코팅된 금 나노입자 상에 접합시킴으로써 제조되었다. 각 분할 실험을 위해, 200μL의 방사성 표지된 DGNP 용액을 각각 2ml의 최종 용적으로 3개의 동일한 PBS 중의 PEG-염 ATPS 용액에 첨가했다. 혼합물을 25 ℃에서 30분, 2시간, 4시간 및 12시간 동안 배양했다. PEG-풍부 염 결핍 상부 상 및 PEG 결핍 염 풍부 하부 상을 조심스럽게 추출시키고, 각 상의 용적을 측정했다. 각 상 중의 방사성 표지된 DGNP의 양은 코브라 시리즈 오토-감마 카운터(Cobra Series Auto-Gamma Counter)를 사용하여 DGNP에 접합된 방사성 표지된 항체의 방사능을 측정함으로써 정량화했다. To study the cleavage behavior of DGNP in PEG-salt ATPS, the concentration of DGNP in each phase of the ATPS solution was quantified. Radiolabeled DGNPs were prepared by conjugating radiolabeled goat anti-Tf antibody onto dextran-coated gold nanoparticles. For each split experiment, 200 μL of radiolabeled DGNP solution was added to 3 identical solutions of PEG-salt ATPS in PBS to a final volume of 2 ml each. The mixture was incubated at 25° C. for 30 min, 2 h, 4 h and 12 h. The PEG-rich salt-poor upper phase and the PEG-rich salt-rich lower phase were carefully extracted and the volume of each phase was measured. The amount of radiolabeled DGNP in each phase was quantified by measuring the radioactivity of the radiolabeled antibody conjugated to DGNP using a Cobra Series Auto-Gamma Counter.

경쟁 LFA가 이 연구에 사용되었고, 상세한 개략도는 다음에서 발견될 수 있다: 도 27. 우선, 시험 라인을 형성하기 위해 Tf 단백질을 니트로셀룰로즈 멤브레인에 고정시켰다. DGNP 상에서 1차 항체에 결합할 수 있는 2차 항-IgG 항체를 또한 대조군 라인을 형성하기 위해고정된 Tf 단백질의 하류에 고정시켰다. Tf 단백질이 샘플 용액에 존재하지 않으면, DGNP는 스트립 상에 인쇄된 Tf에 결합하여 시험 라인에서 가시 밴드를 형성한다. 한편, Tf 단백질이 샘플에 존재하면, 그들은 먼저 DGNP의 표면에서 그들의 특이적 항체에 결합한다. DGNP가 Tf 단백질로 포화되면, DGNP는 스트립 상에 인쇄된 Tf를 바이패싱하여 시험 라인에서 가시 밴드의 부재를 유도한다. 과량의 DGNP는 여전히 대조군 라인에 결합하여, 유체가 실제로 스트립을 통해 유동했고 결과가 유효하다는 것을 나타낸다. 요약하면, 음성 시험은 시험 라인에서 하나 및 대조군 라인에서 하나로, 두 개의 가시 밴드에 의해 나타난 반면, 양성 시험은 대조군 라인에서 하나의 가시 밴드에 의해서만 나타냈다.Competitive LFA was used in this study, a detailed schematic can be found in FIG. 27 . First, the Tf protein was immobilized on a nitrocellulose membrane to form a test line. A secondary anti-IgG antibody capable of binding the primary antibody on DGNP was also immobilized downstream of the immobilized Tf protein to form a control line. If the Tf protein is not present in the sample solution, DGNP binds to the Tf printed on the strip, forming a visible band in the test line. On the other hand, when Tf proteins are present in the sample, they first bind their specific antibodies on the surface of DGNPs. When DGNP is saturated with Tf protein, DGNP bypasses the printed Tf on the strip, leading to the absence of a visible band in the test line. Excess DGNP still bound to the control line, indicating that the fluid actually flowed through the strip and the results are valid. In summary, the negative test was indicated by two visible bands, one in the test line and one in the control line, whereas the positive test was indicated by only one visible band in the control line.

PEG-염 ATPS 예비 농축 단계 없는 LFA는 ATPS와 조합 전에 수행했다. 이 연구에서, 가변 농도의 Tf를 함유하는 PBS 용액을 제조하고, 각 Tf 농도를 3회 시험했다. 각 LFA 스트립을 위해, 10μL의 상응하는 Tf 용액을 시험 스트립을 통한 샘플의 유동을 보조하기 위해 사용된 30μL의 시험 완충제(0.2% BSA, 0.3% 트윈20, 0.2% 나트륨 아지드, 0.1% 폴리에틸렌 글리콜, 0.1M 트리즈마 염기, pH 8) 및 10μL의 DGNP 용액과 혼합했다. 샘플 패드가 혼합물과 접촉되도록 LFA 시험 스트립을 각 혼합물에 수직으로 침지시켰다. 10분 후, 스트립을 혼합물로부터 인출하고, 결과는 시각적으로 판독하고, MATLAB를 사용하여 정량화했다. LFA without PEG-salt ATPS pre-concentration step was performed prior to combination with ATPS. In this study, PBS solutions containing varying concentrations of Tf were prepared, and each Tf concentration was tested in triplicate. For each LFA strip, 10 μL of the corresponding Tf solution was added to 30 μL of test buffer (0.2% BSA, 0.3% Tween20, 0.2% sodium azide, 0.1% polyethylene glycol) used to aid the flow of the sample through the test strip. , 0.1 M Trizma base, pH 8) and 10 μL of DGNP solution. An LFA test strip was immersed vertically into each mixture so that the sample pad was in contact with the mixture. After 10 minutes, the strips were withdrawn from the mixture and the results were read visually and quantified using MATLAB.

PEG-염 ATPS 예비농축 단계를 갖는 LFA를 후속적으로 수행했다. 이러한 실험에서, 가변적인 Tf 농도를 함유하는 ATPS 용액을 먼저 제조하고, 각 Tf 농도를 3회 시험했다. 하부 상의 용적이 약 200μL였기 때문에, LFA 시험이 ATPS 단계 없이 수행될 때와 유사한 DGNP 농도를 달성하기 위해 100μL의 DGNP 용액을 최종 용적 2mL로 Tf/ATPS 용액에 첨가했다. ATPS 용액을 충분히 혼합하고, 25oC에서 30분 동안 배양했다. 각 혼합물을 위해, 20μL의 PEG 결핍 하부 상을 추출시키고, ATPS 단계가 없는 연구에서 사용된 용적과 일치하도록 30μL의 시험 완충제와 혼합했다. LFA 시험 스트립을 샘플 패드가 혼합물과 접촉되도록 수직으로 침지시켰다. 10분 후, 스트립을 혼합물로부터 인출하고, 결과는 시각적으로 판독하고, MATLAB를 사용하여 정량화했다.LFA with a PEG-salt ATPS pre-concentration step was subsequently performed. In these experiments, ATPS solutions containing variable Tf concentrations were first prepared, and each Tf concentration was tested in triplicate. Since the volume of the lower phase was about 200 μL, 100 μL of DGNP solution was added to the Tf/ATPS solution to a final volume of 2 mL to achieve a similar DGNP concentration as when the LFA test was performed without the ATPS step. The ATPS solution was thoroughly mixed, and incubated at 25 o C for 30 minutes. For each mixture, 20 μL of the PEG-deficient lower phase was extracted and mixed with 30 μL of test buffer to match the volume used in the study without the ATPS step. The LFA test strips were immersed vertically so that the sample pad was in contact with the mixture. After 10 minutes, the strips were withdrawn from the mixture and the results were read visually and quantified using MATLAB.

맞춤 MATLAB 스크립트는 생성되는 이미지를 정량적으로 분석하기 위해 작성되었다. LFA 시험이 완료된 직후, 시험 스트립의 이미지는 다음을 사용하여 촬영했다: 캐논 EOS 1000D 카메라 (Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY). 이미지 사이의 일관성을 보장하기 위해, 조명을 조절하고, 각 스트립을 동일한 방식으로 배향시켰다. 이러한 이미지를 크롭핑하고, 8-비트 그레이스케일 매트릭스로 변환시켰다. 강도는 유동에 수직인 축 및 시험 및 대조군 라인에 평행인 축에 따라 평균하고, 1차원 강도 맵을생성했다. 두 개의 최대 값은 대조군 및 시험 라인으로서 동정되고, 이러한 두 라인 사이의 거리는 (강력한시험 및 대조군 라인을 갖는) 음성 대조군을 사용하여 교정하였다.A custom MATLAB script was written to quantitatively analyze the resulting images. Immediately after the LFA testing was completed, images of the test strips were taken using a Canon EOS 1000D camera (Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY). To ensure consistency between images, lighting was adjusted and each strip was oriented in the same way. This image was cropped and converted to an 8-bit grayscale matrix. Intensities were averaged along an axis perpendicular to the flow and parallel to the test and control lines, and a one-dimensional intensity map was generated. The two maxima were identified as control and test lines, and the distance between these two lines was corrected using negative controls (with strong test and control lines).

샘플 데이터의 세트로부터 시험 라인 강도를 수득하기 위해, 대조군 라인의 위치를 동정하고, 시험 라인 위치는 사전에 교정된 거리를 사용하여 결정했다. 시험 라인 영역은 이 시험 라인 위치를 중심으로 하는 15 픽셀-폭 영역으로서 설정했다. 이어서, 이 측정을 위한 기준은 시험 라인의 양 측면에 위치된 두 개의 25 픽셀-폭 영역으로부터의 신호를 평균함으로써 결정되었다. 제1 기준 영역은 시험 라인 위치의 25 픽셀 상류에서 시작하여 25 픽셀 하류를 계속하는 반면, 나머지는 시험 라인 위치의 25 픽셀 하류에서 시작하여 25 픽셀 하류를 계속했다. 이어서, 시험 라인 강도는 시험 라인에 결합되어 있는 모든 DGNP의 효과를 포획하기 위해 시험라인 영역의 곡선하 면적으로서 계산했다. To obtain test line intensities from a set of sample data, the positions of the control lines were identified, and the test line positions were determined using pre-calibrated distances. The test line area was set as a 15 pixel-wide area centered on this test line location. The criterion for this measurement was then determined by averaging the signals from two 25 pixel-wide regions located on either side of the test line. The first reference region started 25 pixels upstream of the test line location and continued 25 pixels downstream, while the remainder started 25 pixels downstream of the test line location and continued 25 pixels downstream. The test line intensity was then calculated as the area under the curve of the test line area to capture the effect of any DGNP bound to the test line.

노출된, PEG화 및 덱스트란 코팅된 금 나노입자 샘플의 임계 응집 상수(CCC) 값은 덱스트란 코팅이 PEG-염 ATPS 용액에서 금 나노입자에 필요한 입체 안정성을 제공하는지의 여부를 결정하기 위해 측정하였다. 금 나노입자의 흡광도 스펙트럼의 피크 흡광도 파장은 약 535nm였다. 따라서, 금 나노입자의 각 형태에 대한 535nm 부근의 흡광도 스펙트럼은 인산칼륨 농도 범위에걸쳐 관찰되었는데, 이는 인산칼슘이 PEG-염 ATPS의 염 성분이기 때문이다. 결과는 다음에 나타낸다: 도 28. 각 플롯을 위해, 피크 흡광도 값은 1.0의 값 (또는 100% 정규화된 흡광도)을 할당하고, 그 플롯의 나머지 흡광도 값은 따라서 조정했다. 이러한 플롯으로부터, 노출된 금 나노입자의 CCC는 0.3 내지 0.4% w/w 인산칼륨이었고; PEG화 금나노입자의 CCC는 7.5 내지 10% w/w 인산칼륨이었고; 덱스트란 코팅된 금 나노입자의 CCC는 30% w/w 초과의 인산칼륨이었음이 결정되었다. 이러한 결과는, 덱스트란 코팅된 금 나노입자가 인산칼륨 염 용액에서 심지어 PEG화 금 나노입자보다 더 안정했다는 것을 나타냈다. 또한, 30% w/w 인산칼륨이 하부 상 인산칼륨 농도(약 10% w/w)보다 크기 때문에, 덱스트란 코팅된 금 나노입자가 본 PEG-염 ATPS 용액에서 안정하고 기능적으로 잔류할 것으로 기대되었다. 이는 본원에 기재된 연구에서 이들의 성공적인 사용으로 확인되었다.Critical aggregation constant (CCC) values of exposed, PEGylated and dextran-coated gold nanoparticle samples were measured to determine whether the dextran coating provides the required steric stability to gold nanoparticles in a PEG-salt ATPS solution. did. The peak absorbance wavelength of the absorbance spectrum of the gold nanoparticles was about 535 nm. Therefore, the absorbance spectrum around 535 nm for each type of gold nanoparticles was observed over the potassium phosphate concentration range, because calcium phosphate is the salt component of the PEG-salt ATPS. The results are shown in FIG . 28 . For each plot, the peak absorbance value was assigned a value of 1.0 (or 100% normalized absorbance), and the remaining absorbance values of the plot were adjusted accordingly. From this plot, the CCC of the exposed gold nanoparticles was 0.3 to 0.4% w/w potassium phosphate; The CCC of the pegylated gold nanoparticles was 7.5 to 10% w/w potassium phosphate; It was determined that the CCC of the dextran coated gold nanoparticles was greater than 30% w/w potassium phosphate. These results indicated that dextran-coated gold nanoparticles were more stable than even pegylated gold nanoparticles in potassium phosphate salt solution. In addition, since the 30% w/w potassium phosphate is greater than the lower phase potassium phosphate concentration (about 10% w/w), it is expected that the dextran-coated gold nanoparticles will remain stable and functionally in the present PEG-salt ATPS solution. became This has been confirmed by their successful use in the studies described herein.

방사성 표지된 DGNP의 분할 거동은 먼저 다음을 포함하는 PEG-염 ATPS 용액에서 시각적으로 관찰하였다: 9:1 PEG 풍부: PEG 결핍 용적비. 초기에, DGNP를 함유하는 PEG-염 ATPS 용액은 불투명하고 연한 자주색을 나타냈다(도 29a). 이어서, 짙은 자주색이었던 하부 상이 나타나 DGNP가 PEG 결핍 하부 상에서 극도로 분할된다는것을 나타낸다(도 29b). 경시적으로, 하부 상은 DGNP 풍부, PEG 결핍 도메인이 ATPS 용액의 하부로 이동할 때 용적이 성장했다. 대조적으로, DGNP는 상부 상이 매우 약간의 자주색을 가질 때 상부 PEG 풍부 상에서 최소한의 분할을 나타냈다. 12시간 평형 시간 후, 상부 및 하부 상의 용적은 더 이상 변하지 않았고, 상부 상은 투명하게 나타났고, 모든 DGNP 풍부, PEG 결핍 도메인이 ATPS 용액의 하부에 도달했음을 시사한다(도 29c). 약 30분 후, 하부 상의 색상 강도는 경시적으로 변하지 않았고, 하부 상에서 DGNP 농도가 30분내지 12시간 동안 비교적 일정하게 잔류했다는 것을 시사한다.The cleavage behavior of radiolabeled DGNPs was first visually observed in a PEG-salt ATPS solution containing: 9:1 PEG rich: PEG depleted volume ratio. Initially, the PEG-salt ATPS solution containing DGNP was opaque and displayed a pale purple color ( FIG. 29A ). A lower phase, which was then dark purple, appears, indicating that DGNP is extremely cleaved in the PEG-deficient subphase ( FIG. 29B ). Over time, the lower phase increased in volume as the DGNP-rich, PEG-deficient domains migrated to the bottom of the ATPS solution. In contrast, DGNP showed minimal cleavage in the upper PEG-rich phase when the upper phase had a very slight purple color. After a 12 h equilibration time, the volumes of the upper and lower phases were no longer changed, and the upper phase appeared clear, suggesting that all DGNP rich, PEG deficient domains reached the bottom of the ATPS solution ( FIG. 29C ). After about 30 minutes, the color intensity of the lower phase did not change over time, suggesting that the DGNP concentration in the lower phase remained relatively constant for 30 minutes to 12 hours.

이어서, 두 상 사이에서 방사성 표지된 DGNP의 분할 거동은 이하에서 정의된 분할 계수(KDGNP)에 의해 정량화하였다:Then, the partitioning behavior of radiolabeled DGNP between the two phases was quantified by the partitioning coefficient (K DGNP ) defined below:

Figure 112016106530219-pct00003
Figure 112016106530219-pct00003

여기서, CDGNP, 상부 및 CDGNP, 하부는 각각 상부 및 하부 상에서 DGNP의 농도이다. KDGNP 값은 0.00605 ± 0.00010인 것으로 측정되었고, 이는 비교적 큰 DGNP가 PEG 결핍 하부 상에서 극도로 분할되어야 한다는 생각과 일치했다.where C DGNP , upper and C DGNP , lower are the concentrations of DGNP in upper and lower phases, respectively. The K DGNP value was determined to be 0.00605 ± 0.00010, consistent with the idea that relatively large DGNPs should be extremely partitioned in the PEG-deficient subphase.

DGNP가 예측 방식으로 PEG-염 ATPS에서 농축될 수 있음을 증명하기 위해, 농도 계수, 또는 DGNP의 농도배 개선을 9:1 PEG-염 ATPS 용액에서 측정하였다. 농도 계수는 초기 DGNP 농도, CDGNP, 초기에 의해 나누어진 하부 상에서 DGNP의 농도, CDGNP, 하부로서 정의된다.To demonstrate that DGNP can be enriched in PEG-salt ATPS in a predictive manner, the concentration coefficient, or fold improvement of DGNP, was determined in a 9:1 PEG-salt ATPS solution. The concentration coefficient is defined as the initial DGNP concentration, C DGNP , the concentration of DGNP in the lower phase divided by the initial, C DGNP , the lower.

Figure 112016106530219-pct00004
Figure 112016106530219-pct00004

농도 계수의 표현은 ATPS 용액에서 DGNP에 대한 몰 균형 방정식으로 개시함으로써 도출될 수 있다:The expression of the concentration coefficient can be derived by starting with the molar balance equation for DGNP in ATPS solution:

Figure 112016106530219-pct00005
Figure 112016106530219-pct00005

여기서, V상부 및 V하부는 각각 상부 및 하부 상의 용적이다. 다음 방정식을 조합한다: (2) 및 (3), 다음 방정식을 재배열한다: (4), 다음을 수득한다:Here, V upper and V lower are the volumes of the upper and lower phases, respectively. Combining the following equations: (2) and (3), rearranging the following equations: (4), we obtain:

Figure 112016106530219-pct00006
Figure 112016106530219-pct00006

DGNP의 분할 계수가 V하부/V상부보다 작기 때문에, 농도 계수는 다음과 같이 추가로 간략화될수 있다:Since the partitioning coefficient of DGNP is smaller than V lower/V upper, the concentration factor can be further simplified as follows:

Figure 112016106530219-pct00007
Figure 112016106530219-pct00007

이는 농도 계수가 단지 극도의 KDGNP 값에 대한 용적비의 함수임을 의미한다. 따라서, 9:1의 용적비, 또는 전체 용액의 용적의 1/10인 하부 상 용적으로, 농도 계수 10이 기대된다. 이는 DGNP에 대한 분할 실험에 의해 확인되었고, 여기서 CDGNP, 하부는 12시간 배양 후 측정되었다. 그러나, 관리 시점 적용에서 ATPS가 거시적 상 분리 평형을 달성하기 위해 12시간을 대기하는 것은 바람직하지 않기 때문에, 그리고 하부 상에서 DGNP 농도가 30분 후 시간에 독립적이었기 ??문에, 농도 계수는 이전 시점에서 측정했다. 도 30은 ATPS 용액에서 농도 계수가 30분 내지 12시간 동안 비교적 일정하게 유지된다는 것을 도시한다. 그 결과, 하부 상은 LFA 적용을 위해 30분에 추출하였다.This means that the concentration coefficient is only a function of the volume ratio for the extreme K DGNP values. Thus, with a volume ratio of 9:1, or a lower phase volume that is 1/10 of the volume of the total solution, a concentration factor of 10 is expected. This was confirmed by a split experiment on DGNP, where C DGNP , lower was measured after 12 hours of incubation. However, since it is undesirable to wait 12 h for ATPS to achieve macroscopic phase separation equilibrium in the control point application, and because the DGNP concentration in the lower phase was time-independent after 30 min, the concentration factor was was measured in 30 shows that the concentration coefficient in ATPS solution remains relatively constant for 30 minutes to 12 hours. As a result, the lower phase was extracted at 30 min for LFA application.

DGNP가 LFA용 비색 지시제로서 사용될 수 있음을 증명하기 위해, LFA는 사전 농축 ATPS 단계 없이 Tf의 검출에 대해 수행하였다. 이 연구의 결과는 다음에 나타낸다: 도 31a. 밴드가 LFA 스트립 상에서 관찰되었기 때문에, DGNP가 비색 지시제로서 기능적이었다고 결론을내렸다. 각 시험은, 우체가 스트립을 통해 완전히 유동했고 시험의 유효성을 확인하였음을 나타내는 대조군 라인의 존재를 보여주었다. 어떤 Tf도 존재하지 않은 음성 대조군의 경우, 시험 라인의 출현은 진정한 음성 결과를 나타냈다. 높은 Tf 농도가 사용되면(3.16 ng/μL 및 1.0 ng/μL), 시험 라인은 부재하여 진정한 양성 결과를 나타냈다. 그러나, 0.316 ng/μL와 같은 저농도에서, 가시적 시험 라인이 나타났고, 따라서 거짓 음성 결과를 나타낸다. 이는, 사전 농축 단계 없이 Tf에 대한 LFA의 검출 한계는 1 ng/μL이었음을 시사했다.To demonstrate that DGNP can be used as a colorimetric indicator for LFA, LFA was performed for the detection of Tf without a prior concentration ATPS step. The results of this study are shown in FIG . 31A . Since a band was observed on the LFA strip, it was concluded that DGNP was functional as a colorimetric indicator. Each test showed the presence of a control line indicating that the post had completely flowed through the strip and validated the test. For the negative control in which no Tf was present, the appearance of the test line indicated a truly negative result. When high Tf concentrations were used (3.16 ng/μL and 1.0 ng/μL), the test line was absent, giving true positive results. However, at concentrations as low as 0.316 ng/μL, a visible test line appeared, thus indicating a false negative result. This suggested that the detection limit of LFA for Tf without a prior concentration step was 1 ng/μL.

9:1 PEG-염 용적비 용액은 LFA의 검출 한계가 Tf로 포화된 DGNP를 농축시킴으로써 10배 개선될 수있었음을 증명하기 위해 사용하였다. 이 연구의 결과는 다음에 나타낸다: 도 31b. ATPS 용액을 실온에서 30분 동안 배양 후, PEG 결핍 하부 상 중의 농축된 DGNP를 추출하고 LFA에 적용했다. 이전 실험과 유사하게, 대조군 라인 및 시험 라인 모두는 Tf의 부재하에 나타나 유효한 음성 결과를 나타낸다. 어떤 시험 라인도 높은 Tf 농도(0.316 ng/μL 및 0.1 ng/μL)에서 나타나지 않은 반면, 가시 시험 라인은 최초로 0.0316 ng/μL에서 나타났고, 사전 농축 단계를 갖는 Tf에 대한 LFA의 검출 한계가 0.1 ng/μL이었음을 나타낸다. 이는 DGNP 및 PEG-염 ATPS가 사용되었을 때 LFA의 검출 한계의 10배 개선에 상응하였다.A 9:1 PEG-salt volume ratio solution was used to demonstrate that the detection limit of LFA could be improved 10-fold by concentrating DGNP saturated with Tf. The results of this study are shown in FIG . 31B . After incubating the ATPS solution at room temperature for 30 minutes, the concentrated DGNP in the PEG-deficient lower phase was extracted and applied to LFA. Similar to the previous experiment, both control and test lines appeared in the absence of Tf, indicating valid negative results. While no test line appeared at high Tf concentrations (0.316 ng/μL and 0.1 ng/μL), the visible test line first appeared at 0.0316 ng/μL, with a detection limit of 0.1 for LFA for Tf with a pre-enrichment step. ng/μL. This corresponded to a 10-fold improvement in the detection limit of LFA when DGNP and PEG-salt ATPS were used.

LFA 결과의 시각적 해석을 추가로 확인하기 위해, 시험 스트립의 이미지를 촬영했고, 시험 라인의강도를 정량화했다. 사전 농축 단계가 사용된 경우, 각 LFA에 대한 시험 라인 신호는 동일한 Tf 농도를 시험할 때 더약해져서 Tf가 농축되었고 DGNP를 포화시켰음을 나타내고, 여기서 포화된 DGNP는 시험 라인에 결합할 수 없어서 양성 결과를 나타낸다. 대조군 라인 및 시험 라인 신호 강도 둘 다는 ATPS와 조합하거나 조합하지 않은 음성 대조군과 유사했다. 이는, 두 실험에서 LFA 스트립을 주행하는 DGNP의 양이 유사했다는 것을 나타냈다. LFA 패널의 MATLAB 분석은 또한 검출 한계의 개선을 입증했다(도 32). 구체적으로, 도 32의 두 곡선은 대략적으로 동일한 시험 라인 신호에 대한 초기 Tf 농도에서 10배 차이로 분리된다.To further confirm the visual interpretation of the LFA results, images of the test strips were taken and the strength of the test lines was quantified. If a pre-enrichment step was used, the test line signal for each LFA was weaker when testing the same Tf concentration, indicating that Tf was enriched and saturated DGNP, where the saturated DGNP was unable to bind to the test line, resulting in a positive result. indicates Both control line and test line signal intensities were similar to negative controls with and without ATPS. This indicated that the amount of DGNP running on the LFA strips in both experiments was similar. MATLAB analysis of the LFA panel also demonstrated an improvement in detection limits ( FIG. 32 ). Specifically, the two curves of FIG. 32 are separated by a 10-fold difference in the initial Tf concentration for approximately the same test line signal.

실시예 3. Example 3. LFA에 혼합된 PEG-염 ATPS의 직접 첨가Direct addition of mixed PEG-salt ATPS to LFA

이 실시예에서, 다음 세대와의 감도, 속도 및 사용 용이성, ATPS 상 분리 및 하류 검출 기능 둘 다를 포함하는 올인원 장치가 최적화되었다. ATPS의 상 분리 후 농축된 샘플을 적용하는 대신, 종이 기반 장치에 혼합 ATPS의 직접 첨가가 가능해졌다. 용액은 그것이 검출 영역을 향해 유동할 ?? 이의 두 상으로 분리되어 농축 및 검출 단계가 동시에 발생하도록 하고, 추가로 전체적인 시간-대-결과를 감소시킨다. 종이 멤브레인이 ATPS의 거시적인 상 분리를 가속화한다는 것이 제안된다. 추가로 이 현상을 활용하기 위해, 종이 장치를 수직으로 확장시켜 유동 단면적을 증가시키고, 거시적 분리에 대한 모세관 작용 및/또는 중력의 영향을 사용하였다. 상 분리를 촉진시키는 것 이외에, 이 3-D 성분은 또한 더 큰 농도배 개선을 선도하는 샘플의 보다 크고 보다 묽은 용적을 처리하는 능력을 갖는다. 3-D 종이 구조 내의 신규 ATPS 및 LFA는 전체적인 시간-대-결과를 감소시키고 사용 용이성을 유지하면서 모델 단백질 Tf의 검출 한계의 10배 개선을 성공적으로 수득했다. 이 장치는 전통적인 LFA 시험에 비해 상당한 개선을 제공하고, 낮은 특징적 바이오마커 수준으로다양한 질환을 검출하기 위해 변형될 수 있다. 이러한 새로운 플랫폼 기술은 매우 민감하고, 저가이고 신속하고 장비 무료이고, 따라서 자원 부족 영역 내에서 진단 의료의 현재 상태를 혁신할 수 있는 가능성을 갖는다. In this example, an all-in-one device that includes both next-generation sensitivity, speed and ease of use, ATPS phase separation and downstream detection functions was optimized. Instead of applying a concentrated sample after phase separation of ATPS, direct addition of mixed ATPS to a paper-based device became possible. The solution will flow towards it's detection area. Separation into its two phases allows the concentration and detection steps to occur simultaneously, further reducing the overall time-to-result. It is proposed that the paper membrane accelerates the macroscopic phase separation of ATPS. To further exploit this phenomenon, the paper apparatus was vertically expanded to increase the flow cross-sectional area, and the effect of capillary action and/or gravity on macroscopic separation was used. In addition to promoting phase separation, this 3-D component also has the ability to handle larger and thinner volumes of sample leading to greater fold improvement. The novel ATPS and LFA in 3-D paper structures successfully yielded a 10-fold improvement in the detection limit of the model protein Tf while reducing overall time-to-results and maintaining ease of use. This device offers significant improvements over traditional LFA assays and can be modified to detect a variety of diseases with low characteristic biomarker levels. This new platform technology is highly sensitive, low cost, fast and equipment free, and thus has the potential to revolutionize the current state of diagnostic medicine within resource scarce areas.

중합체-염 ATPS 용액 용적비의 결정Determination of the polymer-salt ATPS solution volume ratio

모든 재료, 화학약품 및 시약은, 다르게 언급되지 않는 한 다음으로부터 구입했다: 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)(St. Louis, MO). 폴리에틸렌 글리콜 8000 (PEG, VWR, Brisbane, CA) 및 인산칼륨 염 (5:1 이염기성 대 일염기성 비)을 둘베코 인산염 완충된 생리 식염수(PBS; Invitrogen, Grand Island, NY, pH 7.4, 1.47 mM KH2PO4, 8.1 mM Na2HPO4, 137.92 mM NaCl, 2.67 mM KCl, 및 0.49 mM MgCl2 포함)에 용해시켰다. 평형 용적비(하부 상의 용적으로 나누어진 상부 상의 용적)는 동일 타이 라인에 따라 PEG 및 염의 w/w 조성을 변화시킴으로써 수득되었다. 1:1 및 9:1 용적비 ATPS가 발견되었고 추가 실험에 사용되었다.All materials, chemicals and reagents, unless otherwise noted, were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO). Polyethylene glycol 8000 (PEG, VWR, Brisbane, CA) and potassium phosphate salt (5:1 dibasic to monobasic ratio) were mixed with Dulbecco's phosphate buffered saline (PBS; Invitrogen, Grand Island, NY, pH 7.4, 1.47 mM). KH 2 PO 4 , including 8.1 mM Na 2 HPO 4 , 137.92 mM NaCl, 2.67 mM KCl, and 0.49 mM MgCl 2 ). Equilibrium volume ratios (volume of upper phase divided by volume of lower phase) were obtained by varying the w/w composition of PEG and salt along the same tie line. 1:1 and 9:1 volume ratio ATPS were found and used in further experiments.

항체 장식 덱스트란 코팅된 금 나노프로브(DGNP)의 제조Preparation of antibody-decorated dextran-coated gold nanoprobes (DGNPs)

덱스트란-코팅된 금 나노입자를 합성했다. 간단하게, 6g의 덱스트란 (Mw. 류코노스톡 속( Leuconostoc spp )으로부터 15,000 - 25,000)을 80mL의 여과된 초순수 멸균수에 용해시켰다(Rockland Immunochemicals Inc., Gilbertsville, PA). 용액을 교반하고 비등하게 가열한 후, 1080μL의 1% w/v 염화금(III) 수화물 용액을 첨가했다. 반응 혼합물의 색은 적자색으로 바뀌었고, 교반하고 약 20분 동안 비등시켰다. 새로 형성된 덱스트란 코팅된 금 나노입자는 유리 덱스트란을 제거하기 위해 원심분리하고, 70mL의 물에 재현탁시켰다. 기능화 DGNP를 형성하기 위해, 덱스트란 코팅된 금 나노입자 용액의 pH를 1.5M NaOH를 사용하여 9.0으로 조정했다. 덱스트란 코팅된 금 나노입자 용액 1ml마다, 8μg의 항-Tf 항체(Bethyl Laboratories, Montgomery, TX)를 첨가했다. 반응 혼합물은 항체와 덱스트란 코팅된 금 나노입자 사이에 배위 결합의 형성을 촉진시키기 위해 30분 동안 진탕기 상에 배치시켰다. 유리 항체는 원심분리시켜 제거했다. 펠렛을 pH 9.0에서 100μL의 0.1M 붕산나트륨 완충제에 재현탁시켰다.Dextran-coated gold nanoparticles were synthesized. Briefly , 6 g of dextran (Mw. Leuconostoc spp ) ) were dissolved in 80 mL of filtered ultrapure sterile water (Rockland Immunochemicals Inc., Gilbertsville, PA). After the solution was stirred and heated to boiling, 1080 μL of 1% w/v gold(III) chloride hydrate solution was added. The color of the reaction mixture changed to reddish purple, stirred and boiled for about 20 minutes. The newly formed dextran-coated gold nanoparticles were centrifuged to remove free dextran and resuspended in 70 mL of water. To form functionalized DGNPs, the pH of the dextran coated gold nanoparticle solution was adjusted to 9.0 using 1.5M NaOH. For every ml of dextran-coated gold nanoparticle solution, 8 μg of anti-Tf antibody (Bethyl Laboratories, Montgomery, TX) was added. The reaction mixture was placed on a shaker for 30 minutes to promote the formation of coordination bonds between the antibody and the dextran coated gold nanoparticles. Free antibody was removed by centrifugation. The pellet was resuspended in 100 μL of 0.1M sodium borate buffer at pH 9.0.

ATPS의 가시화ATPS visualization

ATPS의 두 상을 가시화하기 위해, 표면 플라스몬 공명에 기인하여 자주색인 덱스트란 코팅된 금나노입자 및 브릴리언트 블루 FCF 염료 (The Kroger Co., Cincinnati, OH)는 1:1 및 9:1 용적비에 대해 PEG 및 염의 사전 결정 농도를 함유하는 3g의 총 PBS 용액에 참가했다. 이러한 용액은 와동을 통해 충분히 혼합하고, 25 °C에서 배양했다. ATPS가 평형에 도달했을 때 용액의 사진을 촬영했다. 모든 이미지는 다음을 사용하여 포착했다: 캐논 EOS 1000D 카메라(Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY). To visualize the two phases of ATPS, dextran-coated gold nanoparticles, which are purple due to surface plasmon resonance, and brilliant blue FCF dye (The Kroger Co., Cincinnati, OH) were mixed in 1:1 and 9:1 volume ratios. 3 g of a total PBS solution containing a predetermined concentration of PEG and salt was taken. These solutions were thoroughly mixed by vortexing and incubated at 25 °C. A picture of the solution was taken when ATPS reached equilibrium. All images were captured using a Canon EOS 1000D camera (Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY).

이어서, ATPS의 두 상을 그들이 종이 멤브레인을 따라 유동할 때 가시화했다. 유리 섬유 종이의 2개의 8 x 30 mm 스트립을 VersaLASER 3.50 (Universal Laser Systems, Scottsdale, AZ)을 사용하여 레이저 절단했다. 후속적으로, 브릴리언트 블루 FCF 염료 및 덱스트란 코팅된 금 나노입자를 함유하는 50mg의 혼합 ATPS (1:1 또는 9:1 평형 용적비에 상응)를 피펫을 사용하여 스트립의 한 말단에 적가했다. 생성되는 유동의 이미지를 0초, 30초, 105초 및 300초에 포착했다. 비디오는 또한 통상의 스마트폰의 8-메가픽셀 카메라로 촬영했다(Apple Inc., Cupertino, CA).The two phases of ATPS were then visualized as they flowed along the paper membrane. Two 8 x 30 mm strips of glass fiber paper were laser cut using a VersaLASER 3.50 (Universal Laser Systems, Scottsdale, AZ). Subsequently, 50 mg of mixed ATPS containing Brilliant Blue FCF dye and dextran coated gold nanoparticles (corresponding to a 1:1 or 9:1 equilibrium volume ratio) was added dropwise to one end of the strip using a pipette. Images of the resulting flow were captured at 0 s, 30 s, 105 s and 300 s. The video was also shot with the 8-megapixel camera of a typical smartphone (Apple Inc., Cupertino, CA).

3-D 종이 웰 내에서 ATPS의 상 분리를 가시화하기 위해, 브릴리언트 블루 FCF 염료 및 덱스트란코팅된 금 나노입자를 함유하는 혼합 ATPS 140mg을 종이 웰에 첨가했다. 3-D 종이 웰은 유리 섬유의 8 x 60 mm 레이저 절단 스트립의 한쪽 가장자리 위에 유리 섬유의 9개의 8 x 10 mm 레이저 절단 스트립을 적층시킴으로써 형성되었다. 혼합 ATPS를 3-D 종이 웰에 적용한 후, 50μL의 작동 완충제 (0.2% 소 혈청 알부민(BSA), 0.3% 트윈20, 0.1M 트리즈마 염기, pH 8)를 3-D 종이 웰에 첨가했다. 작동 완충제는 종이 웰로부터 장치의 나머지로의 샘플의 유동을 보조하기 위해 첨가했다. 비디오를 촬영하고, 이미지는 0초 및 30초, 작동 완충제의 첨가시 및 유동의 완료 후 포착했다. To visualize the phase separation of ATPS in 3-D paper wells, 140 mg of mixed ATPS containing brilliant blue FCF dye and dextran-coated gold nanoparticles were added to the paper wells. A 3-D paper well was formed by laminating nine 8 x 10 mm laser cut strips of glass fiber over one edge of an 8 x 60 mm laser cut strip of glass fiber. After mixed ATPS was applied to the 3-D paper wells, 50 μL of working buffer (0.2% bovine serum albumin (BSA), 0.3% Tween20, 0.1M Trizma base, pH 8) was added to the 3-D paper wells. A working buffer was added to aid the flow of the sample from the paper wells to the rest of the device. Video was taken and images were captured at 0 and 30 seconds, upon addition of the running buffer and after completion of flow.

Tf의 검출Detection of Tf

Tf의 검출을 위한 LFA 시험LFA test for detection of Tf

경쟁 검정 포맷을 사용하는 LFA 시험 스트립을 조립했다. 간단하게, 항-Tf 항체로 장식된 DGNP를 먼저 샘플 용액에 첨가하고, DGNP/Tf 복합체를 형성하기 위해 샘플에 존재하는 임의의 Tf에 결합하도록 했다. LFA로 Tf의 검출 한계를 확인하기 위해, 30μL의 작동 완충제와, PBS 중의 Tf의 공지된 양 15μL 및 5μL의 DGNP로 이루어진 샘플 용액 20μL를 시험관에서 혼합했다. LFA 시험 스트립은 샘플에 침수된 샘플 패드를 갖는 튜브에 수직으로 삽입하고, 유체는 흡수 패드를 향해 스트립을 통해 위킹했다. Tf가 존재하면, LFA 스트립을 통해 이동하는 DGNP/Tf 복합체는 시험 라인에 고정된 Tf에 결합할수 없어 대조군 라인에서 단일 밴드의 존재로 양성 결과를 나타낸다. 대안적으로, Tf가 존재하지 않으면, DGNP 상의 항체는 시험 라인 상의 Tf에 결합할 수 있다. 이러한 프로브가 적자색을 나타내기 때문에, DGNP가 시험 라인에서 축적될 때 가시 밴드가 형성되어 음성 결과를 나타낸다. Tf의 존재와 무관하게, DGNP 상의 항체는 대조군 라인에 고정된 2차 항체에 항상 결합한다. 대조군 라인의 밴드는 샘플이 유효한 시험을 나타내는 스트립을 통해 완전히 유동하였음을 의미한다. 따라서, 음성 결과는 두 밴드에 의해 나타난다: 시험 라인에서 1개 및 대조군 라인에서 1개. 대조적으로, 양성 결과는 대조군 라인에서 단일 밴드로 나타난다. 각 Tf 농도는 3회 시험했다. 대표적인 LFA 스트립은 10분 후 조절된 조명 환견에서 캐논 EOS 1000D 카메라로 이미지화했다.LFA test strips using a competitive assay format were assembled. Briefly, DGNPs decorated with anti-Tf antibody were first added to the sample solution and allowed to bind to any Tf present in the sample to form a DGNP/Tf complex. To confirm the detection limit of Tf with LFA, 30 μL of working buffer and 20 μL of a sample solution consisting of 15 μL of known amount of Tf and 5 μL of DGNP in PBS were mixed in vitro. The LFA test strip was inserted vertically into the tube with the sample pad submerged in the sample, and the fluid wicked through the strip towards the absorbent pad. In the presence of Tf, the DGNP/Tf complex migrating through the LFA strip could not bind to the Tf immobilized in the test line, giving a positive result with the presence of a single band in the control line. Alternatively, if Tf is not present, the antibody on DGNP can bind to Tf on the test line. Since these probes exhibit a reddish-purple color, a visible band is formed when DGNP accumulates in the test line, indicating a negative result. Regardless of the presence of Tf, the antibody on DGNP always binds to the secondary antibody immobilized on the control line. A band in the control line means that the sample flowed completely through the strip indicating a valid test. Thus, a negative result is represented by two bands: one in the test line and one in the control line. In contrast, a positive result appears as a single band in the control line. Each Tf concentration was tested in triplicate. Representative LFA strips were imaged with a Canon EOS 1000D camera in a controlled light condition after 10 min.

3-D 종이 웰을 사용한 Tf의 검출Detection of Tf Using 3-D Paper Wells

종이 기반 장치의 LFA 성분은 상기한 설정으로부터 약간 변형시켰다. 구체적으로, 셀룰로즈 샘플 패드를 시험 및 대조군 라인을 함유하는 니트로셀룰로즈 멤브레인에접속된 5 x 20 mm 유리 섬유 종이로 교환시켰다. 샘플 패드의 개시시에, 유리 섬유의 복수 스트립으로 구성된 3-D 종이 웰이 사용되었다. 1:1 용적비 ATPS를 사용하는 실험을 위해, 웰은 유리 섬유 종이의 5개 (4개 5 x 7 mm 스트립+ 하부 샘플 패드) 층으로 구성되었다. 시험을 시작하기 위해, 공지된 농도의 Tf를 함유하는 40μL의 혼합된 1:1 용적비 ATPS를 종이 웰에 첨가한 다음, 50μL의 작동 완충제를 첨가했다. 이미지는 10분 후 포착했다. 9:1 용적비 ATPS를 사용하는 실험을 위해, 종이 20개 층 (19개 5 x 7 mm 스트립 + 하부 샘플 패드)을 종이 웰을 형성하기 위해 사용했다. 공지된 농도의 Tf를 함유하는 200μL의 혼합된 9:1 용적비 ATPS를 종이 웰에 첨가하고, 10분 동안 배양한 다음, 100μL의 작동 완충제를 첨가했다. 또 다른 10분 후, 이미지는 조절된 조명 환경하에 캐논 EOS 1000D 카메라로 포착했다. 각 Tf 농도는 3회 시험했다.The LFA component of the paper-based device was slightly modified from the setup described above. Specifically, the cellulosic sample pad was exchanged with 5 x 20 mm glass fiber paper connected to a nitrocellulose membrane containing test and control lines. At the initiation of the sample pad, a 3-D paper well composed of multiple strips of glass fibers was used. For experiments using 1:1 volume ratio ATPS, the wells consisted of 5 (4 5 x 7 mm strips + lower sample pad) layers of glass fiber paper. To start the test, 40 μL of a mixed 1:1 volume ratio ATPS containing a known concentration of Tf was added to the paper wells followed by the addition of 50 μL of working buffer. Images were captured 10 minutes later. For experiments using a 9:1 volume ratio ATPS, 20 layers of paper (19 5 x 7 mm strips + bottom sample pad) were used to form the paper wells. 200 μL of mixed 9:1 volume ratio ATPS containing a known concentration of Tf was added to the paper wells, incubated for 10 minutes, and then 100 μL of working buffer was added. After another 10 minutes, images were captured with a Canon EOS 1000D camera under a controlled lighting environment. Each Tf concentration was tested in triplicate.

ATPS의 가시화ATPS visualization

ATPS와 LFA의 통합은 이의 이점을 희생하지 않고 전통적인 LFA의 검출 한계를 상당히 개선시킬 수 있었다. 이를 달성하기 위해, 종이 멤브레인을 통해 유동할 때 상이 가시화될 수 있는 ATPS를 동정하는 것이 우선 필요했다. 구체적으로, 상부에 더욱 소수성인 PEG 풍부 상을 형성하고, 하부에 더욱 치밀하고 친수성인 PEG 결핍 상을 형성하는 PEG-염 ATPS가 사용되었다. ATPS에서 생체 분자 분할은 주로 상대적 친수성 (생체 분자는 그들이 최고 인력 상호작용을 경험하는 상을 선호하는 경향이 있기 때문에) 및 크기 (큰 생체 분자는 전형적으로 PEG 풍부 상에서 더 큰 수의 PEG 분자로 경험하는 더 큰 입체 배제-용적 반발 상호작용에 기인하여 PEG 풍부 상에 잔류하지 않기 때문에)에 의해 결정된다. 브릴리언트 블루 FCF 염료를 혼합된 ATPS에 첨가하고, 그것이 작고 소수성이기 때문에, 염료는PEG 풍부 상에서 극도로 분할된다. 자주색 덱스트란 코팅된 금 나노입자를 또한 혼합 ATPS에 첨가하고, 그들은 크고(동적 광 산란에 의해 측정된 약 50nm 직경), 친수성이기 때문에, PEG 결핍 상에서 극도로 분할된다. 1:1 용적비 ATPS의 이미지 및 9:1 용적비 ATPS의 이미지는 상 분리 전후에 촬영했다(도 33). 브릴리언트 블루 FCF 및 덱스트란 코팅된 금 나노입자의 양은 1:1 및 9:1 용적비 ATPS 사이에서 일정하게 유지시켰다. 그 결과, 상 분리 후, 9:1 용적비 ATPS의 상부 상은 용적이 더 커졌고, 따라서 1:1 용적비 ATPS의 상부 상과 비교하여 블루 염료로 덜 농축되었다. 추가로, 9:1 용적비 ATPS의 하부 상은 용적이 더 작아졌고, 1:1 용적비 ATPS보다 더 짙은 자주색 음영을 표시하여 하부 상을 축소하는 것이 ATPS 내에서 덱스트란 코팅된 금 나노입자를 효율적으로 농축시킬 수 있음을 입증한다. 하부 상의 용적이 총 샘플 용액의 용적의 1/10로 되기 때문에 9:1 용적비 ATPS 샘플이 나노입자를 10배로 농축시킨다고 기대되었다. 용적비가 더욱 극단적으로 될 때, 더 큰 농도배 개선이 달성가능하지만, 시스템은 또한 분리하기위한 추가의 시간을 필요로 한다는 것을 주의한다.Integration of ATPS and LFA could significantly improve the detection limit of traditional LFA without sacrificing its advantages. To achieve this, it was first necessary to identify ATPS, whose phases could be visualized as the paper flows through the membrane. Specifically, PEG-salt ATPS was used, which formed a more hydrophobic PEG-rich phase on top and a more dense and hydrophilic PEG-deficient phase on the bottom. Biomolecular cleavage in ATPS is primarily due to relative hydrophilicity (since biomolecules tend to favor the phase in which they experience the highest attractive interaction) and size (larger biomolecules typically experience with a greater number of PEG molecules in the PEG rich phase). (since it does not remain in the PEG abundance phase due to larger steric exclusion-volume repulsion interactions). Brilliant Blue FCF dye is added to the mixed ATPS, and because it is small and hydrophobic, the dye is extremely cleaved in the PEG rich phase. Purple dextran coated gold nanoparticles are also added to the mixed ATPS, and because they are large (about 50 nm diameter measured by dynamic light scattering) and hydrophilic, they are extremely resolved on PEG deficiency. Images of 1:1 volume ratio ATPS and images of 9:1 volume ratio ATPS were taken before and after phase separation ( FIG. 33 ). The amount of Brilliant Blue FCF and dextran coated gold nanoparticles was kept constant between 1:1 and 9:1 volume ratio ATPS. As a result, after phase separation, the upper phase of the 9:1 volume ratio ATPS had a larger volume and thus less concentrated with blue dye compared to the upper phase of the 1:1 volume ratio ATPS. In addition, the lower phase of the 9:1 volume ratio ATPS became smaller in volume, and shrinking the lower phase by displaying a darker purple shade than the 1:1 volume ratio ATPS effectively enriched the dextran-coated gold nanoparticles within the ATPS. prove that it can be done A 9:1 volume ratio ATPS sample was expected to concentrate the nanoparticles tenfold, as the volume of the lower phase would be 1/10 of the volume of the total sample solution. Note that as the volume ratio becomes more extreme, greater fold improvement is achievable, but the system also requires additional time to separate.

종이에서 ATPS의 가시화Visualization of ATPS in Paper

혼합 ATPS를 종이 멤브레인에 첨가 후, 자주색 덱스트란 코팅된 금 나노입자를 함유하는 PEG 결핍 상은 종이를 통해 신속하게 유동하는 것으로 관찰되었다. 한편, 블루 염료를 함유하는 PEG 풍부 상은 종이 멤브레인의 시작 부분에 유지시켰다(도 34). 이 결과는, ATPS의 두 상이 종이를 통해 유동이 유발되기 전에 유리 웰 내부에서 안전히 분리되도록 하는 경우와 유사했다(도 80). 종이 멤브레인 내에서 발생하는 개선된 상 분리는 1:1 용적비 ATPS를 사용할 때 명백했다(도 34a), 1:1 용적비 ATPS 상은 종이 내에서 거의 즉시 분리되었다. 다음에 도시된 바와 같다: 도 33, ATPS를 사용하여 달성된 자주색 덱스트란-코팅된 금 나노입자의 배-농도는 용적비의 함수이다. 구체적으로, 입자가 PEG 결핍 상에서 극도로 분할되기 때문에, 1:1 용적비는 이들이 유동의 리딩 전면으로서 초기 용적의 절반을 유동할 때 입자의 2배 농도를 수득한다. 종이 멤브레인에서 상 분리 거동의 하나의 가능한 설명은, PEG 풍부 도메인이 종이와 더 많은 상호작용을 경험하여 그들이 덜 이동하도록 한다는 것이다. 또한, PEG 풍부 도메인은 또한 더 점성이고, 따라서 구불구불한 종이 네트워크를 통해 주행하는 더 큰 어려움을 경험할 수 있다. 대조적으로, PEG 결핍 도메인은 종이와 적게 상호작용하고, 덜 점성이어서 종이 네트워크를 통해 신속하게 주행하도록 하고, 리딩 전면에서 합체된다. 9:1 용적비 ATPS의 경우, PEG 결핍 도메인은 총 용적의 1/10만을 구성하여 그들이 PEG 풍부 도메인에 앞서 합체되고 유동하는 것을 더 어렵게 한다. 구체적으로, 거시적 상 분리가 종이에서 발생하는데 필요한 시간은 유체가 종이를 위킹하는데 걸리는 시간보다 더 길었고, 양호한 분리는 관찰되지 않았다(도 34b).After addition of mixed ATPS to the paper membrane, the PEG-deficient phase containing purple dextran coated gold nanoparticles was observed to flow rapidly through the paper. On the other hand, the PEG-rich phase containing blue dye was maintained at the beginning of the paper membrane ( FIG. 34 ). This result was similar to the case where the two phases of ATPS were allowed to safely separate inside the glass well before flow was induced through the paper ( FIG. 80 ). The improved phase separation that occurred within the paper membrane was evident when using 1:1 volume ratio ATPS ( FIG. 34A ), the 1:1 volume ratio ATPS phase separated almost immediately within the paper. As shown in: FIG. 33 , the fold-concentration of purple dextran-coated gold nanoparticles achieved using ATPS is a function of volumetric ratio. Specifically, because the particles are extremely partitioned in the PEG-deficient phase, a 1:1 volume ratio yields twice the concentration of particles when they flow half of their initial volume as the leading front of flow. One possible explanation for the phase separation behavior in paper membranes is that the PEG-rich domains experience more interactions with the paper, allowing them to migrate less. In addition, the PEG-rich domains are also more viscous and thus may experience greater difficulty traveling through tortuous paper networks. In contrast, the PEG-deficient domain interacts less with the paper, is less viscous, allows it to travel quickly through the paper network, and is incorporated at the front of the reading. In the case of a 9:1 volume ratio ATPS, the PEG-deficient domains constitute only 1/10 of the total volume, making it more difficult for them to coalesce and flow ahead of the PEG-rich domains. Specifically, the time required for macroscopic phase separation to occur in the paper was longer than the time it took for the fluid to wick the paper, and no good separation was observed ( FIG. 34B ).

1:1 및 9:1 용적비 ATPS를 모두 사용할 때, 일부 PEG 결핍 도메인은 유동의 리딩 전면에서 그것을 하지 않았다는 것이 또한 관찰되었다. 이는, PEG 결핍 도메인 모두는 아니지만 PEG 풍부 도메인으로부터 탈출할 수는 있었고, 시험관에서 측정된 평형 용적비가 종이 멤브레인 상의 위킹 거리와 일치하지 않는 이유를 설명했다는 것을 나타냈다. LFA를 개선시키기 위해, PEG 결핍 도메인의 대부분은 거시적 PEG 결핍 상에 도달하고, 검출 영역에 도달하기 전에 거시적 PEG 풍부 상으로부터 분리될 필요가 있다. 따라서, 상 분리 현성을 추가로 개선시키기 위해 추가의 성분이 필요했다. It was also observed that when using both 1:1 and 9:1 volume ratio ATPS, some PEG deficient domains did not do it in the reading front of the flow. This indicated that all, but not all of the PEG-deficient domains were able to escape from the PEG-rich domains, explaining why the in vitro measured equilibrium volume ratios did not match the wicking distances on the paper membrane. To improve LFA, most of the PEG-deficient domains reach the macroscopic PEG-deficient phase and need to be separated from the macroscopic PEG-rich phase before reaching the detection region. Therefore, additional components were needed to further improve the phase separation propensity.

3-D 종이 웰 장치에서 ATPS의 가시화Visualization of ATPS in 3-D Paper Well Devices

3-D 종이 구조를 사용하는 종이 웰은 상 분리 거동을 추가로 개선시키도록 설게되었다. 3-D 종이 웰을 사용하면, 통상 시험관에서 상 분리를 구동하는 중력이 종이 내에서 ATPS 상 분리를 또한 보조할 수 있도록 한다. 3-D 종이 구조는 또한 유동 방향에 대해 수직인 단면적을 증가시킨다. 따라서, 더 많은 용적은 종이를 통해 동시에 위킹할 수 있어, 더 많은 PEG 풍부 도메인이 보다 쉽게 합체하기 위해 종이 및 PEG 결핍 도메인과 이들의 상호작용에 의해 역 유지되도록 한다. 다음에 도시된 바와 같다: 도 35, 3-D 종이 웰은 이전에 나타낸 2-D 종이 멤브레인에 비해 더 큰 상 분리 효율에 기여했다. PEG 풍부 도메인은 종이 웰의 상부 층에 잔류하는 반면, 덱스트란 코팅된 금 나노입자를 함유하는 PEG 결핍 도메인은 종이 웰의 하부 층을 향해 유동했다. 추가로, PEG 결핍 도메인은 종이 웰을 출발한 최초였고, PEG 풍부 도메인으로부터 효율적으로 분리되었다. 작동 완충제는 또한 유체 유동을 추가로 구동하고 종이 웰을 통해 임의의 잔류하는 PEG 결핍 도메인의 플러슁을 보조하기 위해 첨가했고, 이러한 첨가가 미래에 자동화될 수 있음이 구상된다. 유동은, 9:1 용적비 ATPS를 사용할 때 (용액은 390초 후 스트립의 말단에 도달하지 않는다) 더 점성인 PEG 풍부 상의 큰 용적이 존재하기 때문에, 더 느려졌다는 것을 주의한다.Paper wells using 3-D paper structures were designed to further improve the phase separation behavior. Using 3-D paper wells allows the gravity, which normally drives phase separation in vitro, to also assist ATPS phase separation within the paper. The 3-D paper structure also increases the cross-sectional area perpendicular to the flow direction. Thus, more volume can be wicked through the paper simultaneously, allowing more PEG-rich domains to be counter-retained by their interactions with the paper and PEG-deficient domains for easier coalescence. As shown in Fig . 35 , 3-D paper wells contributed to greater phase separation efficiency compared to the previously shown 2-D paper membranes. The PEG-rich domains remained in the top layer of the paper wells, while the PEG-deficient domains containing the dextran coated gold nanoparticles flowed towards the bottom layers of the paper wells. Additionally, the PEG-deficient domains were the first to depart from paper wells and were efficiently separated from the PEG-rich domains. A working buffer was also added to further drive fluid flow and assist flushing of any remaining PEG deficient domains through the paper wells, and it is envisioned that this addition could be automated in the future. Note that the flow is slower when using a 9:1 volume ratio ATPS (solution does not reach the end of the strip after 390 seconds) because there is a large volume of the more viscous PEG rich phase.

3-D 종이 웰 장치를 사용하는 Tf의 검출 Detection of Tf Using a 3-D Paper Well Device

3-D 종이 웰 장치 내에서 개선된 ATPS 상 분리 및 유동 거동을 가시화한 후, LFA가 검출 한계를개선시키기 위해 이 기술과 조합될 수 있는지 의문을 제기하였다. 브릴리언트 블루 FCF 염료는 더 이상 사용되지 않았고, 기능화 항-Tf DGNP가 덱스트란 코팅된 금 나노입자 대신에 사용되었다. DGNP는 ATPS에서 덱스트란 코팅된 금 나노입자와 유사하게 분할되지만, 샘플에서 표적 바이오마커를 포획하고 LFA용 비색 지시제로서 기능할 수 있다.After visualizing improved ATPS phase separation and flow behavior in 3-D paper well devices, we questioned whether LFA could be combined with this technique to improve detection limits. Brilliant Blue FCF dye was deprecated and functionalized anti-Tf DGNPs were used instead of dextran coated gold nanoparticles. DGNPs are cleaved similarly to dextran-coated gold nanoparticles in ATPS, but can capture target biomarkers in samples and function as colorimetric indicators for LFAs.

ATPS 및 3-D 종이 웰장치가 도입되지 않은 LFA 전용 대조군에 대한 검출 한계가 동정되었다. 경쟁 포맷에서 대조군에 대한 LFA의 검출 한계를 개선시키기 위해, DGNP 상에 장식된 항체가 더 많은 Tf에 결합될 필요가 있다. 이는 동일 수의 DGNP를 더 큰 수의 Tf 분자에 노출시킴으로써 달성될 수 있고, Tf의 고정된 농도의 경우, 용액의 총 용적을 증가시킬 필요가 있다. DGNP가 총 용적의 증가로 포화될 수 있지만, 그들은 용적의 배-증가로 희석된다. LFA 스트립 각각이 DGNP를 희석시킴에 기인하여 단지 20μL의 샘플만을 처리할 수 있기 때문에, 무효 시험은 충분하지 않은 DGNP가 대조군 라인에 결합될 때의 결과이다. 그러나, ATPS 및 3-D 종이 웰 장치를 사용할 때, Tf 분자로 포화된 DGNP는 PEG 결핍 상에서 극도로 분할되고, 따라서 유효 시험이 결과이도록 유동의 리딩 전면에서 농축될 수 있다. 따라서, 샘플 용적은 대조군과 비교할 경우, DGNP를 2배로 농축시켜 동일수의 DGNP가 검출 영역으로 진입하는 것을 유도할 것으로 기대되는 1:1 용적비 ATPS를 사용할 경우 40μL로 2배 증가되었다. 유사하게, 샘플 용적은 DGNP를 10배로 농축시킬 것으로 기대되는 9:1 용적비 ATPS를 사용할 경우 200μL로 10배 증가되었다. DGNP를 함유하는 1:1 및 9:1 용적비 ATPS의 하부 상만이 검출 영역을 통해 통과해야 하기 때문에, 장치의 용적 처리 능력은 3-D 종이 웰을 포함하는 층의 수를 변경함으로써 미세 조정했다. 샘플 용적에 이러한 증가를 제공하기 위해, 1:1 용적비 ATPS 용액 내에서 Tf의 검출용으로 사용된 3-D 종이 웰은 종이 5개 층으로 구성되는 반면, 9:1 용적비 ATPS 용액의 경우 종이 20개 층으로 증가되었다(도 36b&c), 증가된 용적을 제공하기 위해. 층 수의 상당한 증가에도 불구하고, 9:1 용적비 ATPS를 위한 3-D 종이 웰은 다임과 비교할 때 상대적으로 여전히 작게 잔류했다. Detection limits were identified for the LFA-only control without ATPS and 3-D paper well devices. To improve the detection limit of LFA relative to the control in a competition format, the antibody decorated on DGNP needs to bind more Tf. This can be achieved by exposing the same number of DGNPs to a greater number of Tf molecules, and for a fixed concentration of Tf, it is necessary to increase the total volume of the solution. Although DGNPs can be saturated with an increase in total volume, they are diluted with a fold-increase in volume. Since each of the LFA strips can handle only 20 μL of sample due to dilution of DGNP, the nullity test results when not enough DGNP is bound to the control line. However, when using ATPS and 3-D paper well devices, DGNP saturated with Tf molecules is extremely cleaved on PEG depletion and can therefore be concentrated in front of the reading front of the flow to result in validation testing. Therefore, the sample volume was doubled to 40 μL when using a 1:1 volume ratio ATPS, which is expected to induce the same number of DGNPs to enter the detection region by doubling the concentration of DGNPs when compared to the control group. Similarly, the sample volume was increased 10-fold to 200 μL when using a 9:1 volume ratio ATPS expected to enrich DGNP 10-fold. Because only the lower phase of 1:1 and 9:1 volumetric ratio ATPS containing DGNP must pass through the detection region, the volumetric handling capability of the device was fine-tuned by changing the number of layers containing 3-D paper wells. To provide this increase in sample volume, the 3-D paper well used for detection of Tf in a 1:1 volume ratio ATPS solution consisted of 5 layers of paper, whereas for a 9:1 volume ratio ATPS solution, paper 20 increased to the canine layer ( FIGS. 36B&C ), to provide increased volume. Despite the significant increase in the number of layers, the 3-D paper wells for the 9:1 volume ratio ATPS remained relatively small compared to the dime.

DGNP를 함유하는 ATPS 용액이 종이 웰에 첨가된 경우, DGNP는 그들이 장치를 통해 위킹될 때 용액의 리딩 전면에서 신속하게 농축된다. DGNP는 종이 웰에 잔류하는 용액의 나머지에 앞서 장치의 검출 영역에 도달한다. 경쟁 검정의 경우, 시험 라인의 존재는 음성 결과를 나타내는 반면, 시험 라인의 부재는 양성 결과를 나타낸다. 모델 단백질 Tf를 함유하지 않는 음성 대조군을 사용할 때, 25분 미만에, 1:1 및 9:1 용적비 ATPS를 사용하는 두 설정은 각각 두 시험 및 대조군 라인에서 가시 밴드를 렌더링하여 Tf의 부재 및 유효 시험을 나타낸다(도 36). 3-D 종이 웰이 음성 대조군 ATPS 샘플에서 Tf의 부재를 정확하게 평가하기 위해 LFA와 조합될 수 있음을 확인한 후, Tf 농도는 1:1 및 9:1 용적비 ATPS 용액을 사용할 경우 검출 한계를 찾기 위해 변화시켰다 이러한 실험은 통상의 LFA에 비해 각각 Tf의 검출 한계의 2배 및 10배 개선을 입증했다(도 37). 3-D 종이 웰을 사용하는 9:1 용적비 ATPS 실험의 경우, 샘플은 DGNP가 표적 단백질을 포획하고, 작동 완충제의 첨가 전에 거시적으로 상 분리하기에 충분한 시간을 허용하도록 추가의 10분 동안 장치 내에서 배양했다. DGNP가 혼합 ATPS에서 더 농축되기 때문에 이 배양 기간은 1:1 용적비 ATPS에 필요하지 않아서DGNP가 전체 용액을 더 용이하게 프로빙하게 한다. 이러한 실험 결과는, 통상의 LFA는 1 ng/μL의 농도 (어떤 시험 라인도 나타나지 않는 농도)에서 Tf를 검출하는 반면, 이러한 3-D 종이 기반 진단 장치는 1:1 용적비 ATPS가 사용되었을 때 Tf를 0.5 ng/μL에서 검출할 수 있었음(검출 한계 2배 개선)을 보여주었다. 유사하게, 3-D 종이 기반 진단 장치는 9:1 용적비 ATPS가 사용되었을 때 0.1 ng/μL에서 Tf를 검출할 수 있었다(검출 한계 10배 개선). 이러한 결과는, 목적하는 용적비를 갖는 ATPS 용액이 LFA를 사용하는 바이오마커 검출을 상당히예측가능하게 개선시키기 위해 적합한 크기의 3-D 종이 웰과 조합될 수 있음을 시사한다.When ATPS solutions containing DGNPs are added to the paper wells, the DGNPs rapidly concentrate on the reading front of the solution as they are wicked through the device. DGNP reaches the detection area of the device prior to the remainder of the solution remaining in the paper wells. For a competition assay, the presence of a test line indicates a negative result, whereas the absence of a test line indicates a positive result. When using a negative control containing no model protein Tf, at less than 25 min, both settings using 1:1 and 9:1 volume ratio ATPS rendered visible bands in both test and control lines, respectively, resulting in the absence and validity of Tf. The test is shown ( FIG. 36 ). After confirming that 3-D paper wells can be combined with LFA to accurately assess the absence of Tf in negative control ATPS samples, the Tf concentrations were determined to find limits of detection when using 1:1 and 9:1 volume ratio ATPS solutions. These experiments demonstrated 2-fold and 10-fold improvements in the detection limit of Tf, respectively, compared to conventional LFA ( FIG. 37 ). For a 9:1 volume ratio ATPS experiment using 3-D paper wells, the sample was placed in the device for an additional 10 minutes to allow sufficient time for DGNP to capture the target protein and to phase separate macroscopically prior to addition of the working buffer. was cultured in Because DGNP is more concentrated in mixed ATPS, this incubation period is not required for 1:1 volume ratio ATPS, making DGNP easier to probe the whole solution. These experimental results show that conventional LFA detects Tf at a concentration of 1 ng/μL (a concentration at which no test line appears), whereas this 3-D paper-based diagnostic device has a Tf when 1:1 volume ratio ATPS is used. was detectable at 0.5 ng/μL (2-fold improvement in detection limit). Similarly, the 3-D paper-based diagnostic device was able to detect Tf at 0.1 ng/μL when a 9:1 volume ratio ATPS was used (a 10-fold improvement in detection limit). These results suggest that ATPS solutions with desired volumetric ratios can be combined with well sized 3-D paper wells to significantly and predictably improve biomarker detection using LFA.

실시예 4. Example 4. PEG-염 ATPS에서 M13 박테리오파지의 검출Detection of M13 bacteriophages in PEG-salt ATPS

필요 시점(PON) 설정에서 ATPS와 LFA의 조합의 실행 가능성을 증가시키기 위해, 시스템에 다음과 같은 변형이 수행되었다: (1) 폴리에틸렌 그리콜(PEG) 및 인산칼륨 (염) ATPS를 보다 짧은 상 분리 시간으로 조사하고, (2) 추출 시간의 상당한 추가 감소를 허용하는 생체 분자 분할의 운동 거동을 시험하고, (3) 금 표면에 PEG를 장식하여 LFA용으로 사용된 금 나노프로브 지시제와 PEG-염 ATPS의 염 풍부 상 사이의 적합성을 보장하고, (4) 관찰된 LFA 신호 강도를 정량화하기 위해 맞춤 MATLAB 스크립트를 생성했다. 이러한 변화를 요약하는 시각적 표현은 다음에 도시된다: 도 38.To increase the viability of the combination of ATPS and LFA in a point-of-need (PON) setting, the following modifications were made to the system: (1) polyethylene glycol (PEG) and potassium phosphate (salt) ATPS were added to shorter phases. PEG with gold nanoprobe indicators used for LFA by investigating the separation time, (2) testing the kinetic behavior of biomolecular cleavage allowing a significant further reduction in extraction time, and (3) decorating the gold surface with PEG. A custom MATLAB script was created to ensure the compatibility between the salt-rich phases of -salt ATPS and (4) quantify the observed LFA signal intensity. A visual representation summarizing these changes is shown in FIG. 38 .

박테리오파지 M13의 배양Culture of bacteriophage M13

에쉐리키아 콜리(Escherichia coli)(E. coli) 세균, 균주 ER2738 (American Type Culture Collection, ATCC, Manassas, VA)을 8mL의 루리아 브로쓰에서 배양했다(Sigma Aldrich, St. Louis, MO), 37°C, 인큐베이터 진탕기에서 6시간. 모델 바이라스 박테리오파지 M13 (ATCC)를 배양하기 위해, 소량의 동결 M13을 세균 배양물에 첨가했다. 이어서, 세균 배양물은 37°C에서 14시간 동안 인큐베이터 진탕기에 배치시켰다. 용액은 펠렛 중의 세균으로부터 상청액 중의 M13을 단리시키기 위해 15분 동안 4°C 및 6000 g에서 원심분리했다. 상청액을 용액으로부터 추출하고, 0.22 μm 주사기 필터(Millipore, Billerica, MA)를 통해 여과시켰다. 이 스톡 M13 용액의 희석은 플라크 검정에 의해 결정된 M13의 농도를 사용하여 계산했고, 따라서 M13의 농도는 플라크 형성 단위/mL (pfu/mL)로 보고된다. 모든 시약 및 재료는, 다르게 언급되지 않는 한 다음으로부터 구입했다: 시그마-알드리치 (St. Louis, MO).Escherichia coli coli ) ( E. coli ) bacteria, strain ER2738 (American Type Culture Collection, ATCC, Manassas, VA) were cultured in 8 mL Luria broth (Sigma Aldrich, St. Louis, MO), 37 °C, incubator shaker. from 6 hours. To culture the model virus bacteriophage M13 (ATCC), a small amount of frozen M13 was added to the bacterial culture. The bacterial cultures were then placed on an incubator shaker at 37 °C for 14 h. The solution was centrifuged at 4 °C and 6000 g for 15 min to isolate M13 in the supernatant from the bacteria in the pellet. The supernatant was extracted from the solution and filtered through a 0.22 μm syringe filter (Millipore, Billerica, Mass.). The dilution of this stock M13 solution was calculated using the concentration of M13 determined by the plaque assay, so the concentration of M13 is reported in plaque forming units/mL (pfu/mL). All reagents and materials, unless otherwise noted, were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO).

PEG-염 시스템의 용적비 발견Discovery of the volume ratio of PEG-salt systems

중합체-염 ATPS를 위해, 폴리에틸렌 글리콜 8000 (PEG, VWR, Brisbane, CA) 및 인산칼륨 (5:1 이염기성: 일염기성)을 둘베코 PBS (Invitrogen, Grand Island, NY, pH 7.4, 1.47 mM KH2PO4, 8.1 mM Na2HPO4, 137.92 mM NaCl, 2.67 mM KCl, 및 0.49 mM MgCl2 함유)에 용해시켰다. 최종 용액은 루리아 브로쓰를 함유하는 M13 샘플을 포함하는 실험과 일치되도록 2% (w/w) 루리아 브로쓰를 함유하는 최종 질량 5g으로 제조했다. 평형 용적비(거시적 하부 상에 의해 나누어진 거시적 상부 상의 용적)는 계면 및 용액의 상부에서 튜브의 외부를 마킹함으로써 최소 12시간 (웰 후 평형) 후 측정했다. 이어서, 튜브를 비우고, 건조시키고, 저울로 칭량했다. 물을 마크까지 첨가하고, 두 상의 용적을 물의 밀도로서 1g/mL을 사용하여 결정했다. 상이한 평형 용적비는 초기 PEG 농도, 초기 염 농도를 변경하고 온도를 37°C에서 일정하게 유지시킴으로써 밝혀졌다. 이러한 용적비가 생체 분자의 유사한 분할을 보장하기 위해 동일한 타이 라인에서 선택되었고, 사용된 특이적 작동 조건은 표 2에 기재된다는 것을 유의해야 한다.For polymer-salt ATPS, polyethylene glycol 8000 (PEG, VWR, Brisbane, CA) and potassium phosphate (5:1 dibasic: monobasic) were combined with Dulbecco's PBS (Invitrogen, Grand Island, NY, pH 7.4, 1.47 mM KH). 2 PO 4 , containing 8.1 mM Na 2 HPO 4 , 137.92 mM NaCl, 2.67 mM KCl, and 0.49 mM MgCl 2 ). A final solution was prepared with a final mass of 5 g containing 2% (w/w) Luria broth, consistent with experiments involving M13 samples containing Luria broth. Equilibrium volume ratio (volume of macroscopic upper phase divided by macroscopic lower phase) was determined after a minimum of 12 hours (equilibrium after well) by marking the interface and the outside of the tube at the top of the solution. The tube was then emptied, dried and weighed on a balance. Water was added to the mark and the volumes of both phases were determined using 1 g/mL as the density of water. Different equilibrium volume ratios were found by changing the initial PEG concentration, the initial salt concentration, and keeping the temperature constant at 37 °C. It should be noted that these volume ratios were chosen from the same tie line to ensure similar cleavage of biomolecules, and the specific operating conditions used are listed in Table 2.

표 2. PEG-염 ATPS의 시험된 비율Table 2. Tested ratios of PEG-salt ATPS

Figure 112016106530219-pct00008
Figure 112016106530219-pct00008

M13의 분할 및 농축Cleavage and enrichment of M13

각 농축 실험을 위해, 4개의 동일한 5g PEG-염 용액을 제조했다. 이러한 용액 중, 3개는 농축 단계를 위해 사용된(n=3) 반면, 1개는 초기 M13 농도를 나타내는 대조군으로서 사용되었다. 각 용액이 상 분리 전에 하나의 상에 존재했다는 것을 보장하기 위해, 모든 용액은 4°C에서 평형화하고, 균질성으로 혼합했다. 이어서, M13은 전반적인 초기 농도 1x108 pfu/mL를 수득하기 위해 4개 용액에 첨가했다. M13 농도가 시간에 따라 어떻게 변하는지를 결정하기 위해, 9:1 용적비 용액을 37°C 수욕에서 30분, 1시간, 4시간 및 24시간 동안 배양했다. M13 농도가 용적비에 따라 어떻게 변하는지를 결정하기 위해, 9:1, 6:1, 3:1 및 1:1 용적비 용액을 37°C 수욕에서 30분 동안 배양했다. 각 실험에서, 용액 중 3의 하부 상을 주사기를 사용하여 조심스럽게 회수했다. 대조군 용액은 시험 용액과 동일한 조건을 모방하기 위해 동일한 배양 단계를 경험했다. 그러나, 배양 후, 대조군은 4°C로 다시 한번 평형화하고, ATPS에서 M13의 초기 농도를 나타내기 위해 분액을 회수하기 전에 균질성으로 혼합했다. 추출된 하부 상 및 대조군 용액의 M13 농도는 플라크 검정으로 결정했다.For each concentration experiment, four identical 5 g PEG-salt solutions were prepared. Of these solutions, three were used for the concentration step (n=3), while one was used as a control representing the initial M13 concentration. To ensure that each solution was present in one phase prior to phase separation, all solutions were equilibrated at 4 °C and mixed to homogeneity. M13 was then added to the four solutions to obtain an overall initial concentration of 1x10 8 pfu/mL. To determine how M13 concentrations change with time, 9:1 volume ratio solutions were incubated in a 37 °C water bath for 30 min, 1 h, 4 h, and 24 h. To determine how M13 concentration varies with volume ratio, 9:1, 6:1, 3:1, and 1:1 volume ratio solutions were incubated in a 37 °C water bath for 30 min. In each experiment, the lower phase of 3 in solution was carefully withdrawn using a syringe. The control solution underwent the same incubation steps to mimic the same conditions as the test solution. However, after incubation, the control group was once again equilibrated to 4 °C and mixed to homogeneity before recovering an aliquot to reveal the initial concentration of M13 in ATPS. The M13 concentration of the extracted lower phase and control solutions was determined by plaque assay.

금 나노프로브의 제조Preparation of gold nanoprobes

콜로이드성 금 나노입자를 제조했다. 이어서, 금 나노입자의 직경은 제타사이저 나노 SZ 입자 분석기를 사용하는 동적 광 산란(DLS)을 사용하여 결정했다(Malvern Instruments Inc., Westborough, MA). 후속적으로, 금 나노입자의 농도는 비어 법칙을 사용하여 결정했다. 흡광도 값은 피크 흡광도였고, 몰 흡수 계수는 비비인터내셔날 라이프 사이언시즈에 의해 제공된 데이터 시트로부터 취했다(참조: 표 3).Colloidal gold nanoparticles were prepared. The diameter of the gold nanoparticles was then determined using dynamic light scattering (DLS) using a Zetasizer Nano SZ particle analyzer (Malvern Instruments Inc., Westborough, MA). Subsequently, the concentration of gold nanoparticles was determined using Beer's law. The absorbance values were the peak absorbances, and the molar absorption coefficients were taken from the data sheet provided by BB International Life Sciences (see Table 3).

표 3. 금 나노입자 특성Table 3. Gold Nanoparticle Properties

Figure 112016106530219-pct00009
Figure 112016106530219-pct00009

금 나노입자의 정량화 후, M13의 코트 단백질 pVIII에 대한 마우스 모노클로날 항체(Abcam Inc., Cambridge, MA)를 금 나노프로브를 형성하기 위해 콜로이드성 금 1mL당 항-M13 16μg의 비율로 나노입자 용액에 첨가했다. 용액의 pH는 항체와 금 사이의 배위 결합을 촉진시키기 위해 0.1M NaOH를 사용하여 9.0으로 조정하였고, 이 용액을 진탕기 상에서 30분 동안 혼합했다. 금 나노프로브를 LFA에 앞서 PEG 결핍, 염 풍부 상에 첨가할 때 입체 콜로이드성 안정화를 제공하기 위해, PEG-2000-SH (Nanocs, Boston, MA) 분자는 5000개의 PEG-2000-SH 분자 대 1개의 금 나노프로브의 몰 비로 금 나노프로브에 결합되었다. 용액은 추가의 30분 동안 혼합했다. 비특이적 결합을 방지하기 위해, 100μL의 10% 소 혈청 알부민(BSA) 용액을 잔류하는 과량의 표면을 차단하기 위해 1mL의 콜로이드성 금 용액에 첨가하였고, 이 용액을 30분 동안 혼합했다. 최종적으로, 용액은 유리 항체, PEG 및 BSA를 제거하기 위해 4°C 및 8600 g에서 30분 동안 원심분리했다. 장식된 금 나노프로브를 pH 9.0에서 150μL의 0.1M 붕산나트륨 완충제에 재현탁시켰다. After quantification of gold nanoparticles, mouse monoclonal antibody (Abcam Inc., Cambridge, MA) to the coat protein pVIII of M13 was administered to nanoparticles at a ratio of 16 μg of anti-M13 per mL of colloidal gold to form gold nanoprobes. added to the solution. The pH of the solution was adjusted to 9.0 using 0.1 M NaOH to promote the coordination bond between the antibody and gold, and the solution was mixed on a shaker for 30 minutes. To provide steric colloidal stabilization when gold nanoprobes are added to the PEG-deficient, salt-rich phase prior to LFA, PEG-2000-SH (Nanocs, Boston, MA) molecules are divided into 5000 PEG-2000-SH molecules versus 1 were bound to the gold nanoprobes in a molar ratio of gold nanoprobes. The solution was mixed for an additional 30 minutes. To prevent non-specific binding, 100 μL of 10% bovine serum albumin (BSA) solution was added to 1 mL of colloidal gold solution to block residual excess surface, and the solution was mixed for 30 minutes. Finally, the solution was centrifuged at 4 °C and 8600 g for 30 min to remove free antibody, PEG and BSA. Decorated gold nanoprobes were resuspended in 150 μL of 0.1M sodium borate buffer at pH 9.0.

ATPS와 LFA의 조합Combination of ATPS and LFA

ATPS 사전 농축 단계를 LFA와 조합하기 위해, 가변적인 M13 농도를 9:1 용적비 PEG-염 용액에 첨가했다. 37°C에서 30분 배양 후, 농축된 하부 상을 주사기를 사용하여 추출했다. 사전 농축 단계를 사용하거나 사용하지 않고 수행된 면역검정의 일관성을 위해, M13은 초기에 M13을 함유하지 않아 대조군 용액을 형성하는 9:1 용액의 하부 상 샘플에 첨가하였다. 후속적으로, 30μL의 하부 상 샘플 및 10μL의 항-M13 장식된 콜로이드성 금 프로브 용액을 30μL의 작동 완충제와 함께 혼합했다. 시험 스트립을 통해 샘플의 유동을 보조하는 작동 완충제 용액은 0.2% w/v BSA, 0.3% w/v 트윈 20, 0.2% w/v 나트륨 아지드, 0.1% PEG-8000, 및 pH 8로 조정된 ddH2O 중 및 0.1M 트리즈마 염기로 구성되었다. 항체가 M13에 결합되도록 하기 위해, 생성되는 용액을 혼합하고, LFA 스트립을 첨가하기 전에 5분 동안 배양했다. LFA 스트립은 다음에 개략적으로 도시된 바와 같이 샌드위치 검정을 실시하기 위해 조립하였다: 도 39. 10분 후, LFA 스트립을 제거하고, 결과는 LFA 스트립 상에서 시험 라인 및 대조군 라인을 시각적으로 조사함으로써 수득되었다. To combine the ATPS pre-concentration step with LFA, varying concentrations of M13 were added to the 9:1 volume ratio PEG-salt solution. After 30 min incubation at 37 °C, the concentrated lower phase was extracted using a syringe. For consistency of immunoassays performed with or without a pre-concentration step, M13 was initially added to the lower phase samples of a 9:1 solution that did not contain M13 to form a control solution. Subsequently, 30 μL of lower phase sample and 10 μL of anti-M13 decorated colloidal gold probe solution were mixed with 30 μL of working buffer. The working buffer solution to aid the flow of the sample through the test strip was adjusted to 0.2% w/v BSA, 0.3% w/v Tween 20, 0.2% w/v sodium azide, 0.1% PEG-8000, and pH 8. in ddH 2 O and 0.1M Trizma base. To allow the antibody to bind to M13, the resulting solutions were mixed and incubated for 5 min before adding the LFA strips. LFA strips were assembled to run a sandwich assay as schematically illustrated in FIG . 39 . After 10 minutes, the LFA strip was removed and the results were obtained by visually examining the test and control lines on the LFA strip.

LFA의 정량적 분석Quantitative analysis of LFA

LFA 스트립의 사진은 시험이 완료된 직후 조절된 조명 환경에서 캐논 DSLR 카메라로 촬영했다. LFA 결과를 정량화하기 위해, 맞춤 MATLAB 스크립트를 작성하였다. 절단된 이미지는 8비트 그레이스케일 매트릭스로 변환시켰다. 후속적으로, 매트릭스를 대조군 라인을 함유하는 하나의 생성 매트릭스 및 시험 라인을 함유하는나머지로 이등분했다. 각각의 1/2 매트릭스를 위해, 최소 강도(가장 짙은 점)를 대조군 또는 시험 라인에 수직인 벡터에따라 배치했다. 이러한 최소치의 평균 위치는 대조군 또는 시험 라인의 길이에 걸쳐 15픽셀 높이 직사각형 영역의 중심으로서 사용되었다. 후속적으로, 대조군 라인 영역에서 모든 픽셀의 평균 그레이스케일 강도(I대조군)를 계산하였다. 동일한 절차를 시험 라인 영역 의 평균 그레이스케일 강도(I시험)를 수득하는 시험 라인을 함유하는 이미지의 나머지 절반에 적용했다. 시험 라인의 15 픽섹 너비 및 50 픽셀 상류인 제3 참조 영역의 평균 그레이스케일 강도(I참조)를 다음과 같이 시험 및 대조군 라인의 강도를 정규화하기 위해 사용하였다:Photos of the LFA strip were taken with a Canon DSLR camera in a controlled lighting environment immediately after the test was completed. To quantify the LFA results, a custom MATLAB script was written. The cropped image was converted to an 8-bit grayscale matrix. Subsequently, the matrix was halved into one production matrix containing the control line and the other containing the test line. For each half matrix, the minimum intensity (darkest dot) was placed along the vector perpendicular to the control or test line. The average position of this minimum was used as the center of a 15 pixel high rectangular area over the length of the control or test line. Subsequently, the average grayscale intensity (I control ) of all pixels in the control line area was calculated. The same procedure was applied to the other half of the image containing the test line to obtain the average grayscale intensity (I test ) of the test line area. The average grayscale intensity ( see I) of a third reference region 15 pixels wide and 50 pixels upstream of the test line was used to normalize the intensity of the test and control lines as follows:

Figure 112016106530219-pct00010
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대조군 라인의 경우,For the control line,

Figure 112016106530219-pct00011
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시험 라인의 경우. 강도의 높은 값은 백색 영역에 상응한다는 것에 주의한다.For the test line. Note that high values of intensity correspond to white areas.

생체 분자 분할biomolecular splitting

트리톤 X-114 미셀 ATPS는 LFA 바이러스 검출 한계의 10배 개선을 달성하기 위해 LFA와 조합할 수 있다. 트리톤 X-114 미셀 시스템은 두 상의 용적을 평형화하는데 6시간 이상이 소요된다. 대조적으로, 이 연구에서 중합체-염 ATPS는 보다 신속한 상 분리를 갖는다. 또한, 9:1 용적비에 대해 초기 추출 시간 30분을 사용했다.Triton X-114 micellar ATPS can be combined with LFA to achieve a 10-fold improvement over the detection limit of LFA virus. The Triton X-114 micellar system takes more than 6 hours to equilibrate the volumes of the two phases. In contrast, the polymer-salt ATPS in this study has a faster phase separation. Also, an initial extraction time of 30 minutes was used for a 9:1 volume ratio.

수소 결합 상호작용에 상당히 참여하는 중합체인 PEG 및 염으로 구성된 수용액은 거시적 상 분리를 경험할 것이다. PEG 풍부, 염 결핍 상은 상부에서 형성되는 반면, PEG 결핍, 염 풍부 상은 하부에서 형성된다. 거대한 친수성 생체 분자는 하부 PEG 결핍 상에서 극도로 분할된다. 이 예를 위해, 에볼라 및 마르부르크 바이러스와 크기 및 형상이 유사한 모델 바이러스 박테리오파지 M13을 조사했다. M13이 900nm의 길이 및 비교적 친수성 단백질 쉘을 갖기 때문에, PEG 풍부 상에서의 것들에 비해 그 상에서 PEG 중합체와 더 적은 반발성 입체 배제-용적 상호작용을 경험함으로 인해 하부 PEG 결핍 상에서 극도로 분할할 것으로 기대되었다. 수성 2-상 미셀 시스템에서, M13은 M13 바이러스 입자가 또한 적은 배제-용적 상호작용을 경험한 거시적 미셀 결핍 상에서 극도로 분할된다.An aqueous solution composed of PEG and salts, a polymer that participates significantly in hydrogen bonding interactions, will undergo macroscopic phase separation. The PEG-rich, salt-poor phase forms at the top, while the PEG-depleted, salt-rich phase forms at the bottom. Large hydrophilic biomolecules are extremely cleaved on the underlying PEG deficiency. For this example, the model virus bacteriophage M13, which is similar in size and shape to Ebola and Marburg viruses, was investigated. Because M13 has a length of 900 nm and a relatively hydrophilic protein shell, it is expected to be extremely cleavable on the lower PEG-deficient phase due to experiencing fewer repulsive steric exclusion-volume interactions with the PEG polymer on it compared to those on the PEG-rich phase. became In an aqueous two-phase micelle system, M13 is extremely partitioned on a macroscopic micellar deficiency where M13 viral particles also experienced little exclusion-volume interactions.

용액이 가열되고, 상 분리가 먼저 시작되면, PEG 풍부 (M13 결핍) 도메인 및 PEG 결핍 (M13 풍부) 도메인이 전체 용액에 걸쳐 형성된다. 이러한 거시적 도메인 중 바이러스 농도는 매우 신속하게 이들의 평형 값에 도달하는 것으로 가정되고, 유사 도메인은 서로 합체하기 시작한다. 이러한 도메인이 더 크게 성장함에 따라, 이들의 밀도차는 PEG 풍부 도메인의 상승과 PEG 결핍 도메인의 침몰을 유발하는 불균일한 중력 및 부력을 생성한다. 이는 거시적 상부, PEG 풍부 (M13 결핍) 상 및 거시적 하부, PEG 결핍 (M13 풍부) 상의 형성을 유도한다. 이 공정의 동역학 및 동반되거나 포획된 도메인의 효과는 이하 추가로 설명된다. When the solution is heated and phase separation begins first, PEG rich (M13 deficient) domains and PEG deficient (M13 rich) domains form throughout the entire solution. It is assumed that the viral concentrations in these macroscopic domains reach their equilibrium values very quickly, and the like domains begin to coalesce with each other. As these domains grow larger, their difference in density creates non-uniform gravity and buoyancy forces that cause the PEG-rich domains to rise and the PEG-deficient domains to sink. This leads to the formation of a macroscopic upper, PEG rich (M13 deficient) phase and a macroscopic lower, PEG deficient (M13 rich) phase. The kinetics of this process and the effects of entrained or entrapped domains are further described below.

바이러스가 거시적 하부 상에서 극도로 분할할 것으로 기대되기 때문에, 유일한 관심은 추출시 하부 상 중의 생체 분자 농도에 있었다. 이어서, 농도 계수는 초기 전체 농도, C바이러스,초기에 의해 나누어진 거시적 하부 상에서 바이러스의 농도, C바이러스,하부로서 정의된다. As the virus is expected to divide extremely in the macroscopic sub-phase, the only concern was in the concentration of biomolecules in the sub-phase upon extraction. The concentration factor is then defined as the concentration of virus, C virus, sub on the macroscopic subphase divided by the initial total concentration, C virus, nascent .

Figure 112016106530219-pct00012
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농도 계수에 부정적으로 영향을 미칠 수 있는 하나의 잠재적인 우려는 거시적 하부 상에 동반된 PEG 풍부 (M13 결핍) 도메인의 존재이다. 평형 전에, 모두는 아니지만, 도메인은 이들 각각의 거시적 상으로 주행하기에 충분한 시간을 가졌다. 그러나, 평형 용적비 9:1을 사용할 때, 이것은 문제가 아니다. 9:1 용적비에서 PEG 풍부 도메인과 관련된 더 큰 용적에 기인하여, 그들이 합체되어 연속 상을 형성하는 것은 더 용이하다. PEG 풍부 도메인은 거시적 하부 상이 매우 작기 때문에 거시적 상부 상에 도달하기 위해 주행하기에 더 짧은 거리를 갖는다. 그 결과, 거시적 하부 상에 PEG 풍부 (M13 결핍) 도메인의 최소한의 동반이 존재하고, 생체 분자의 농도는 이의 평형 값에 근접할 것으로 기대된다. 그러나, PEG 결핍 (M13 풍부) 도메인의 동반은 거시적 상부 상에서 여전히 기대된다. PEG 결핍 도메인과 관련된 작은 용적에 기인하여, 이러한 도메인을 합체하는 것은 더 어렵다. 그들은 또한 거시적 하부 상에 도달하기 위해 더 점성인 PEG 풍부 거시적 상을 통해 추가의 거리를 주행해야 한다. 그러나, 주된 관심사가 하부 상 중의 생체 분자의 농도이고, 단지 소용적이 LFA에 필요하기 때문에, 30분에 추출할 수 있고, 여전히 평형 예측 농도 계수에 도달할 수 있다.One potential concern that could negatively affect the concentration coefficient is the presence of entrained PEG-rich (M13 deficient) domains on the macroscopic subphase. Before equilibration, the domains, if not all, had had enough time to travel into their respective macroscopic phases. However, when using an equilibrium volume ratio of 9:1, this is not a problem. Due to the larger volume associated with the PEG-rich domains at the 9:1 volume ratio, it is easier for them to coalesce to form a continuous phase. PEG rich domains have a shorter distance to travel to reach the macroscopic upper phase because the macroscopic lower phase is very small. As a result, there is minimal entrainment of PEG-rich (M13 deficient) domains on the macroscopic subphase, and the concentration of biomolecules is expected to approach its equilibrium value. However, the entrainment of the PEG-deficient (M13 rich) domain is still expected on the macroscopic top. Due to the small volume associated with PEG-deficient domains, it is more difficult to incorporate these domains. They also have to travel an additional distance through the more viscous PEG-rich macroscopic phase to reach the macroscopic lower phase. However, since the main concern is the concentration of biomolecules in the lower phase, and only a small volume is required for LFA, it can be extracted in 30 min and still reach the equilibrium predicted concentration coefficient.

시간 함수로서 9:1 용적비 용액의 상 분리는 육안으로 시험했다. 초기에, PEG 풍부 및 PEG 결핍 도메인이 전체 용액에 걸쳐 형성된다. PEG 풍부 도메인은 신속하게 합체되어 연속 상을 형성한다. 용액은, 동반된 PEG 결핍 도메인이 광이 산란되게 하기 때문에, 혼탁하게 나타난다(도 40a). PEG 결핍 도메인은 이들의 큰 밀도에 기인하여 합체되어 하부로 침몰되기 때문에, 거시적 하부, PEG 결핍 상은 하부 위로부터 형성된다. 30분 후, 투명한 거시적 하부, PEG 결핍 상으로부터 분리되는 혼탁한 거시적 상부, PEG 풍부 상이 존재한다(도 40b). 상부 상이 동반된 PEG 결핍 (M13 풍부) 도메인을 함유하지만, 주요 관심사는 그것이 농축된 생체 분자를 함유하기 때문에 하부 상의 혼탁도에 있다. 긴 시간 후, PEG 결핍 도메인 모두 또는 대부분은 하부 거시적 상으로 주행하고, 시스템은 두 개의 투명한 상에 의해 나타낸 바와 같이 거의 평형이다(도 40c). 30분에 하부 상은, 상당한 동반 PEG 풍부 (M13 결핍) 도메인의 부재로 인해, 이미 투명하여 그 상에서 바이러스의 측정 농도가 이미 이의 평형 값을 반영해야 한다는 것을 시사하고 있음을 주의한다. Phase separation of 9:1 volume ratio solutions as a function of time was visually tested. Initially, PEG-rich and PEG-deficient domains are formed throughout the entire solution. The PEG-rich domains coalesce rapidly to form a continuous phase. The solution appears turbid as the entrained PEG-deficient domains cause light to scatter ( FIG. 40A ). Because the PEG-deficient domains coalesce and sink to the bottom due to their large density, a macroscopic bottom, PEG-deficient phase is formed from the bottom stomach. After 30 min, there is a clear macroscopic lower, turbid macroscopic upper, PEG-rich phase that separates from the PEG-deficient phase ( FIG. 40B ). Although the upper phase contains an accompanying PEG-deficient (M13 rich) domain, the main concern is in the turbidity of the lower phase as it contains enriched biomolecules. After a long time, all or most of the PEG-deficient domains migrate into the lower macroscopic phase, and the system is near equilibrium as indicated by the two transparent phases ( FIG. 40C ). Note that the lower phase at 30 min is already transparent, due to the absence of a significant accompanying PEG rich (M13 deficient) domain, suggesting that the measured concentration of virus in it should already reflect its equilibrium value.

30분에 하부 상을 추출하기 위해, 거시적 하부, PEG 결핍 (M13 풍부) 상이 상당한 PEG 풍부 (M13 결핍) 도메인을 함유하지 않았다는 확인이 요구되었다. 따라서, 농도 계수는 하부 상에서 M13의 측정 농도가 심지어 짧은 시간 후에 이의 평형 값과 동일했음을 나타내기 위해 시간 함수로서 결정했다. 구체적으로, M13 분할 실험은 다음에 사용된 것들과 동일한 온도 및 초기 PEG 및 염 농도를 사용하여 수행하였다: 도 40 (, 9:1 평형 용적비를 수득하는 조건), 하부 상을 30분, 1시간, 4시간 및 24시간에 추출시켰다(웰 후 평형). 다음에 도시된 바와 같다: 도 41, 농도 계수는 30분 내지 24시간의 추출 시간의 함수로서 일정하게 잔류되어 거시적 하부, PEG 결핍 (M13 풍부) 상에서 PEG 풍부 (M13 결핍) 도메인의 동반이 실제로 최소임을 입증한다. 따라서, 후속 연구를 위해, 짧은 시간이 PON 적용에 필요하기 때문에 30분 추출 시간이 사용되었다. To extract the lower phase at 30 min, confirmation that the macroscopic lower, PEG deficient (M13 rich) phase did not contain significant PEG rich (M13 deficient) domains was required. Therefore, the concentration coefficient was determined as a function of time to indicate that the measured concentration of M13 in the lower phase was equal to its equilibrium value even after a short time. Specifically, M13 cleavage experiments were performed using the same temperature and initial PEG and salt concentrations as those used for: FIG. 40 ( ie , conditions to obtain a 9:1 equilibrium volume ratio), lower phase for 30 minutes, 1 Extracted at hours, 4 hours and 24 hours (equilibrium after wells). As shown in Figure 41 , the concentration coefficient remains constant as a function of extraction time from 30 minutes to 24 hours so that the entrainment of the PEG-rich (M13-deficient) domains on the macroscopic lower, PEG-deficient (M13-enriched) phase is practically minimal. prove that Therefore, for follow-up studies, a 30 min extraction time was used as a short time was needed for PON application.

ATPS에서 M13의 분할Cleavage of M13 in ATPS

방정식 (9)에서 농도 계수는 용적비의 함수인 것으로 나타날 수 있다. 단일 균일 상 중의 바이러스의 초기 몰과 두 개의 생성되는 상 중의 바이러스의 몰의 합을 동일시하는 몰 균형을 사용하여, 다음 식을 수득했다:In equation (9), the concentration coefficient can be shown as a function of the volume ratio. Using a molar balance equalizing the sum of the initial moles of virus in a single homogeneous phase and the sum of the moles of virus in the two resulting phases, the following equation was obtained:

Figure 112016106530219-pct00013
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여기서, C바이러스,상부는 거시적 상부 상 중의 바이러스의 농도이고, V상부 및 V 는 각각 상부 및 하부 상의 용적이다. 방정식 (10)을 재배열하면 농도 계수에 대한 다음 식을 수득한다:where C virus, upper is the concentration of virus in the macroscopic upper phase, and V upper and V lower are the volumes of the upper and lower phases , respectively. Rearranging equation (10) gives the following expression for the concentration factor:

Figure 112016106530219-pct00014
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9:1 용적비 ATPS를 사용하여, M13 분할 계수는 0.0001 미만인 것으로 측정되었다(하부 상 중의 평형 농도에 의해 나누어진 상부 상 중의 평형 농도). 이러한 측정 분할 계수는 V하부/V상부 값 1/9보다 작기 때문에, 이 식은 다음과 같이 근사치화될 수 있다:Using a 9:1 volume ratio ATPS, the M13 partition coefficient was determined to be less than 0.0001 (equilibrium concentration in the upper phase divided by the equilibrium concentration in the lower phase). Since this measurement division factor is less than the V lower /V upper value 1/9, this equation can be approximated as:

Figure 112016106530219-pct00015
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따라서, 용적비의 함수로서의 농도 계수에 대해 선형 관계가 예측된다. 생체 분자가 하부 상에서 극도로 분할되기 때문에 농도 계수는 용적비가 증가함에 따라 증가하고, 용적비의 증가는 M13이 극도로 분할되는 상의 수축에 상응한다. 구체적으로, 9:1 용적비가 사용되면, M13이 극도로 분할되는 상의 용적이 초기 용적의 1/10이기 때문에, M13은 10배로 농축될 것으로 기대된다. 후속적으로, 짧은 시간이 PON 적용에 필요하기 때문에, 이는 30분 추출 시간을 사용하여 시험하였다. M13 분할 실험은 37°C에서 9:1, 6:1, 3:1 및 1:1 평형 용적비를 수득하는 PEG 및 염의 초기 농도를 사용하여 실행했다. 도 42는 용적비의 함수로서의 농도 계수를 시험한 실험 결과를 도시한다. 실험 데이터가 모델 예측과 일치했는지를 통계적으로 결정하기 위해, 결정 계수 또는 R-제곱 값을 계산했다. R-제곱 값은 0.858인 것으로 밝혀졌고, 실험 데이터가 충분히 합당하게 예측 값과 일치한다는 것을 시사하고, 추가로 단순한 모델이 심지어 30분 추출에도 적합하다는 것을 확인한다.Thus, a linear relationship is predicted for the concentration coefficient as a function of the volume ratio. Because biomolecules are extremely partitioned in the lower phase, the concentration coefficient increases with increasing volume ratio, and the increase in volume ratio corresponds to contraction of the phase in which M13 is extremely partitioned. Specifically, when a 9:1 volume ratio is used, M13 is expected to be enriched tenfold, since the volume of the phase into which M13 is extremely divided is 1/10 of the initial volume. Subsequently, since a short time is required for PON application, it was tested using a 30 min extraction time. M13 cleavage experiments were run at 37 °C using initial concentrations of PEG and salt to obtain 9:1, 6:1, 3:1 and 1:1 equilibrium volume ratios. 42 shows the experimental results of testing the concentration coefficient as a function of volume ratio. To statistically determine whether the experimental data matched the model predictions, coefficients of determination or R-squared values were calculated. The R-squared value was found to be 0.858, suggesting that the experimental data agree reasonably well with the predicted values, further confirming that the simple model is suitable even for a 30 min extraction.

LFA를 통해 M13의 검출Detection of M13 via LFA

M13이 ATPS를 통해 30분 내에 농축될 수 있다는 것을 입증한 후, 콜로이드성 금 프로브 및 LFA 스트립을 제조했다. 금 프로브의 표면에 장식된 PEG는 입체 안정성을 제공하고, 추출된 염 풍부 상의 환경에서 금 프로브의 응집을 방지했다. 도 43은 사전 농축 단계를 경험하지 않은 샘플을 사용하는 LFA의 결과를 도시한다. M13 농도는 로그 스케일에 따라 일정한 간격의 점에서 선택되었다. 다각형 항-IgG 항체를 함유하는 대조군 라인 또는 상부 밴드의 존재는 그것이 샘플이 전체 스트립을 통해 유동했음을 확인하기 때문에 유효 시험을 나타낸다. M13의 코팅 단백질 pVIII에 대한 항체를 함유하는 시험 라인 또는 하부 밴드의 존재는 M13의 존재를 나타낸다. 다음에 도시된 바와 같이, 음성 대조군: 도 43a, 어떠한 M13도 함유하지 않고, 기대한 가시 시험 라인은 존재하지 않는다. 잔류하는 패널 중, 시험 라인의 강도는 다음에 제시된 최고 M13 농도에 대해 가장 크다: 도 43b, 라인 강도는 M13 농도가 감소함에 따라 감소한다. 시험 라인은 3.2x108 pfu/mL에서 더 이상 가시성이 아니다(도 43e), 약 1x109 pfu/mL의 검출 한계를 나타낸다(도 43d).After demonstrating that M13 can be concentrated in 30 min via ATPS, colloidal gold probes and LFA strips were prepared. PEG decorated on the surface of the gold probe provided steric stability and prevented aggregation of the gold probe in the environment of the extracted salt-rich phase. 43 depicts the results of LFA using samples that did not undergo a prior concentration step. The M13 concentration was chosen at regularly spaced points on a logarithmic scale. The presence of the control line or upper band containing the polygonal anti-IgG antibody represents a validated test as it confirms that the sample flowed through the entire strip. The presence of a lower band or test line containing an antibody to the coating protein pVIII of M13 indicates the presence of M13. As shown in the following, negative control: FIG. 43A , contains no M13, and the expected visible test line does not exist. Of the remaining panels, the intensity of the test line is greatest for the highest M13 concentration presented in Fig. 43B , the line intensity decreases with decreasing M13 concentration. The test line is no longer visible at 3.2× 10 8 pfu/mL ( FIG. 43E ), showing a detection limit of about 1× 10 9 pfu/mL ( FIG. 43D ).

LFA에 앞서 M13의 농축Concentration of M13 prior to LFA

1x109 pfu/mL에서 확립된 검출 한계와 함께, 검출 한계의 가능한 개선은 ATPS를 사용함으로써 조사했다. 방정식 (12)에 기초로 약 10배 농도 계수를 수득할 것으로 예측된 9:1 용적비 용액을 사용했다. 37°C에서 30분 배양 후, 하부 상을 추출하고, 샘플을 LFA를 위해 제조했다. 도 44는 사전 농축 단계를 사용하는 LFA의 결과를 도시한다. 다시, 시험 라인은 M13을 함유하지 않는 음성 대조군에 대해 부재이다(도 44a). 잔류하는 패널 중, 초기 M13 농도는 도 6에 제시된 것보다 10배 미만이지만, LFA 시험 라인 강도는 사전 농축 단계를 갖지 않는 샘플의 강도와 일치한다. 시험 라인 강도는 3.2x107 pfu/mL에서 더 이상 가시성이 아닐 때까지 M13 농도가 감소함에 따라 감소된다(도 7e), 약 1x108 pfu/mL의 검출 한계를 나타낸다(도 44d). 이는, ATPS 농축 단계가 적용될 때 검출 한계의 10배 개선을 나타냈다. With the detection limit established at 1x10 9 pfu/mL, a possible improvement of the detection limit was investigated by using ATPS. A 9:1 volume ratio solution was used, which was predicted to yield an approximately 10-fold concentration factor based on equation (12). After 30 min incubation at 37 °C, the lower phase was extracted, and samples were prepared for LFA. 44 depicts the results of LFA using a pre-concentration step. Again, the test line is absent for the negative control that does not contain M13 ( FIG. 44A ). Of the remaining panel, the initial M13 concentration is less than 10-fold that shown in FIG. 6 , but the LFA test line intensity is consistent with that of the sample without a prior concentration step. The test line intensity decreases with decreasing M13 concentration until it is no longer visible at 3.2x10 7 pfu/mL ( FIG. 7E ), showing a detection limit of about 1× 10 8 pfu/mL ( FIG. 44D ). This indicated a 10-fold improvement in the detection limit when the ATPS concentration step was applied.

LFA 스트립의 육안 해석으로부터의 결론을 확인하기 위해, LFA 이미지를 그레이스케일로 변환하였고, 시험 라인 강도는 본 맞춤 MATLAB 스크립트를 사용하여 배경에 대해 시험했다. 결과는 다음에 나타낸다: 도 45, ATPS 농축 단계 사용 및 비사용. 두 곡선은 대략적으로 동일한 시험 라인 신호에 대해 초기 M13 농도에서 10배 차이로 분리되고, 추가로 본 발명의 10배 농도 개선을 확인한다는 것을 주의한다. To confirm the conclusions from the visual analysis of the LFA strips, the LFA images were converted to grayscale and the test line intensity was tested against the background using this custom MATLAB script. Results are shown in FIG . 45 , with and without the ATPS concentration step. Note that the two curves are separated by a 10-fold difference in the initial M13 concentration for approximately the same test line signal, further confirming the 10-fold concentration improvement of the present invention.

실시예 5. Example 5. PEG-염 ATPS의 계면 추출에 의한 생물학적 혈청 중의 트랜스페린의 검출Detection of Transferrin in Biological Serum by Interfacial Extraction of PEG-Salt ATPS

단일 ATPS 단계를 사용하는 생체 분자의 농축은 표적 생체 분자를 두 벌크 상 사이의 계면을 향해 구동시켜 최적화했다. 계면 영역은 용적비와 무관하게 형성할 수 있는 매우 작은 용적 영역을 나타내기 때문에, 이러한신규 접근법은 긴 상 분리 시간을 갖는 극도의 용적비(1보다 더 크거나 더 작은 용적비)에 대한 의존성 없이 표적의 농축을 가능하게 한다. 대신, 가장 빨리 평형에 도달할 수 있는 용적비가 선택되었고, 이는 인산염 완충 생리 식염수(PBS)에서 추출 시간을 10분 이내로 감소시키고, 이전 접근법에 비해 상당한 개선이다. 이 접근법은, 계면의 용적이 두 거시적 벌크 상보다 더 작기 때문에, 단일 ATPS 단계에서 달성될 수 있는 최대 배-농도를 향해 이동하고, 따라서 생체 분자는 더욱 더 극도로 농축될 수 있다. 마지막으로 그러나 역시 주요한 것이지만, 샘플 용적을 증가시키면 바람직하게 계면에서 농축된다음, LFA로 검출될 수 있는 표적 생체 분자의 총 수를 증가시킨다. 이는 또한 극도의 용적비를 사용하여 벌크 상에서 표적 분자를 농축시키기 위해 사실이지만, 샘플 용적을 증가시키면 상 분리 시간을 증가시킨다. 제안된 계면 추출 접근법에서, 극도의 용적비는 더 이상 필요하지 않다. 46은 그림으로 계면 추출을 두 개의 벌크 상 중 하나의 추출과 비교한다. Enrichment of biomolecules using a single ATPS step was optimized by driving the target biomolecules towards the interface between the two bulk phases. Because the interfacial region represents a very small volume region that can be formed independent of the volume ratio, this novel approach allows for the enrichment of the target without dependence on extreme volume ratios (volume ratios greater or less than 1) with long phase separation times. makes it possible Instead, the volume ratio that can reach equilibrium the fastest was chosen, which reduces the extraction time in phosphate buffered saline (PBS) to less than 10 min, a significant improvement over previous approaches. This approach shifts towards the maximum fold-concentration achievable in a single ATPS step, since the volume of the interface is smaller than that of the two macroscopic bulk phases, and thus biomolecules can be even more extremely concentrated. Last but not least, increasing the sample volume preferably increases the total number of target biomolecules that can be detected with LFA after being concentrated at the interface. This is also true for using extreme volume ratios to concentrate target molecules in the bulk phase, but increasing the sample volume increases the phase separation time. In the proposed interfacial extraction approach, extreme volumetric ratios are no longer required. 46 graphically compares interfacial extraction with extraction of one of two bulk phases.

계면을 향해 표적 생체 분자를 구동시키기 위해, GNP를 포함하는 포획 메커니즘을 사용했다. 입자 표면에 장식된 특이적 항체와 함께, GNP는 먼저 샘플 중의 표적 단백질을 포획했다. GNP의 표면 화학은 입자가 상 분리시 계면에서 분할되도록 최적화했다. 이어서, GNP에 의해 포획된 단백질은 계면에서 추출시켰다. 계면의 용적이 매우 작기 때문에, 단백질은 매우 농축되었고, 후속적으로 LFA 검출 스트립에 적용했다. 이 실시예는 PEG-염 ATPS의 계면에서 분할할 수 있었던 제조된 GNP의 요약을 제공한다. 이어서, 상이 가장 빨리 분리되고 또한 GNP의 가장 큰 회수를 가능하게 하는 용적비를 조사했다. 후속적으로, 모델 단백질 트랜스페린(Tf)을 사용하여, ATPS 계면 추출 단계와 조합된 Tf를 위한 LFA의 100배 개선을 입증하였다. 이어서, 연구는 현실 세계 적용에 접근하기 위해 확장했고, 소 태아 혈청(FBS) 및 합성 뇨 뿐만 아니라 혈액 샘플링에 바람직한 작은 용적을 위한 시스템을 재최적화했다. 데이터는, 심지어 더 복잡한 시스템에서, ATPS 계면 추출이 15 내지 25분 이내에 수행될 수 있고, Tf를 위한 LFA의 검출 한계의 100배 개선을 유도할 수 있음을 나타낸다.To drive target biomolecules towards the interface, we used a capture mechanism involving GNPs. With specific antibodies decorated on the particle surface, GNPs first captured the target protein in the sample. The surface chemistry of GNPs was optimized such that the particles split at the interface upon phase separation. Then, the protein captured by GNP was extracted at the interface. Since the volume of the interface was very small, the protein was highly concentrated and subsequently applied to LFA detection strips. This example provides a summary of the prepared GNPs that were cleavable at the interface of PEG-salt ATPS. Then, the volumetric ratios in which the phases separated the fastest and also allowed the greatest recovery of GNPs were investigated. Subsequently, using the model protein transferrin (Tf), a 100-fold improvement in LFA for Tf combined with an ATPS interfacial extraction step was demonstrated. The study then expanded to approach real-world applications and reoptimized the system for small volumes desirable for fetal bovine serum (FBS) and synthetic urine as well as blood sampling. The data indicate that, even in more complex systems, ATPS interfacial extraction can be performed within 15-25 minutes, leading to a 100-fold improvement in the detection limit of LFA for Tf.

이 실시예는 계면에서 국부화되고 또한 LFA의 비색 지시제로서 기능할 수 있는 나노프로브의 개발을 제공한다. 이 접근법은 표적 생체 분자를 농축시키고 수집하기 위해 기능화된 자기 또는 금 입자를 사용하는 이전에 연구된 추출 방법과 상이하고, 여기서 이러한 접근법은 관리 시점 장치에 적합하지 않은 장치를 필요로 했다. 이 방법은 LFA의 검출 한계를 100까지 개선시켜 실험실 기반 및 종이 기반 면역검정의 감도차를줄이는 효과적이고 신속한 접근법이다. 향상된 감도를 갖는 개선된 LFA는 진단 분야에서 상당한 영향을 부여하여 현재 사용가능하지 않은 관리 시점 용액을 제공하기 위해 가까이 이동한다. 한편, 이 접근법이 LFA 검출을 개선시킬 수 있음이 증명되었고, 이 농축 절차는 또한 다른 검출 방법에 적용될 수 있다. This example provides the development of nanoprobes that can localize at the interface and also function as colorimetric indicators of LFAs. This approach differs from previously studied extraction methods that use functionalized magnetic or gold particles to concentrate and collect target biomolecules, where these approaches required devices that were not suitable for point-of-care devices. This method is an effective and rapid approach to reduce the sensitivity difference between laboratory-based and paper-based immunoassays by improving the detection limit of LFA to 100. Improved LFAs with improved sensitivity are moving closer to providing point-of-care solutions that are not currently available with significant impact in the diagnostic field. On the other hand, it has been demonstrated that this approach can improve LFA detection, and this enrichment procedure can also be applied to other detection methods.

항-Tf 항체의 방사성 표지Radiolabeling of anti-Tf antibodies

모든 시약 및 재료는, 다르게 언급되지 않는 한 다음으로부터 구입했다: 시그마-알드리치 (St. Louis, MO). 요오드-125 (125I)는 염소 항-인간 Tf 폴리클로날 항체 (카탈로그 # A80-128A, Bethyl Laboratories, Montgomery, TX)를 방사성 표지하기 위해 사용되었다. 간단하게, Na125I (MP Biomedicals, Irvine, CA)는 IODO-BEADS (Pierce Biotechnology, Rockford, IL)로 활성화되었다. 후속적으로, 활성화 125I를 15분 동안 염소 항-Tf 항체와 반응시켰다. 방사성 표지된 단백질을 정제하고, 유리 125I는 세파덱스(Sephadex) G10 크기-배제 컬럼을 사용하여 제거했다. 포스포텡스텐산 검정은 방사성 표지된 단백질의 방사능 및 농도를 정량화하기 위해 사용했다.All reagents and materials, unless otherwise noted, were purchased from Sigma-Aldrich (St. Louis, MO). Iodine-125 ( 125 I) was used to radiolabel a goat anti-human Tf polyclonal antibody (catalog # A80-128A, Bethyl Laboratories, Montgomery, TX). Briefly, Na 125 I (MP Biomedicals, Irvine, CA) was activated with IODO-BEADS (Pierce Biotechnology, Rockford, IL). Subsequently, activated 125 I was reacted with goat anti-Tf antibody for 15 min. The radiolabeled protein was purified and free 125 I was removed using a Sephadex G10 size-exclusion column. A phosphotenstic acid assay was used to quantify the radioactivity and concentration of the radiolabeled protein.

GNP의 제조Preparation of GNPs

노출된 금 나노입자는 직경 약 25 내지 30nm의 입자 크기를 갖는 투명한 체리색 용액을 초래하기 위해 제조했다. GNP를 제조하기 위해, 320mg의 염소 항-Tf 항체를 30분 동안 20mL의 콜로이드성 금 용액으로 배양한 후, PEG:GNP에 대한 3000:1의 몰 비 및 추가 배양 30분을 사용하여 티올화-PEG5000을 첨가했다. 콜로이드성 금의 표면에 대한 다른 단백질의 비특이적 결합을 방지하기 위해, 2mL의 10% 소 혈청 알부민(BSA) 용액을 혼합물에 첨가하고, 추가의 10분 동안 혼합했다. 생성된느 용액을 배양 기간 동안 진탕기 상에서 완만하게 혼합했다. 유리 (결합되지 않은) 항체, PEG 및 BSA를 제거하기 위해, 혼합물을 후속적으로 4oC 및 9,000 g에서 30분 동안 원심분리했다. GNP의 펠렛은 1% BSA 용액으로 2회 세척했다. 최종적으로, 회수된 GNP는 pH 9.0에서 2mL의 0.1M 붕산나트륨 완충제에 재현탁시켰다. Exposed gold nanoparticles were prepared to result in a clear, cherry-colored solution with a particle size of about 25-30 nm in diameter. To prepare GNP, 320 mg of goat anti-Tf antibody was incubated with 20 mL of colloidal gold solution for 30 min, followed by thiolation- PEG5000 was added. To prevent non-specific binding of other proteins to the surface of colloidal gold, 2 mL of 10% bovine serum albumin (BSA) solution was added to the mixture and mixed for an additional 10 minutes. The resulting solution was gently mixed on a shaker during the incubation period. To remove free (unbound) antibody, PEG and BSA, the mixture was subsequently centrifuged at 4oC and 9,000 g for 30 min. The pellet of GNP was washed twice with 1% BSA solution. Finally, the recovered GNPs were resuspended in 2 mL of 0.1M sodium borate buffer at pH 9.0.

GNP의 분할Segmentation of GNP

방사성 표지된 항-Tf 항체로 장식된 GNP는 가장 빠르고 가장 높은 GNP 회수를 수득할 수 있는 용적비를 결정하기 위해 상이한 조건에서 ATPS에서 분할하였다. 각 분할 실험을 위해, 둘베코 인산염 완충된 생리 식염수(PBS; Invitrogen, pH 7.4, 이온 강도 154 mM) 중의 3개의 동일한 PEG-염 용액을 총 용적 5000 μL로 제조했다. 3개의 상이한 용적비(1:1, 6:1 및 1:6)를 갖는 PEG-염 ATPS 용액은 특정 농도의 PEG 및 인산칼륨을 사용하여 제조했다. 후속적으로, 방사성 표지된 항-Tf 항체로 장식된 10μL의 GNP를 각 ATPS 용액에 첨가했다. 용액은, 용액이 균질했음을 보장하기 위해, 0oC에서 평형화했다. 0oC에서 평형이 달성되면, 용액은 상 분리를 유도하기 위해 37oC 수욕에서 배양하고, GNP는 두 개의 공존하는 상 사이에서 분할하는 것으로 밝혀졌다. 계면에서 GNP는 피펫을 사용하여 조심스럽게 인출했고, 30μL의 계면 용액은 계면에서 전체는 아니지만 대부분의 GNP가 수집되었음을 보장하기 위해 인출했다. 두 개의 공존하는 상은 또한 피펫을 사용하여 별도로 인출했다. 계면 및 두 개의 공존하는 상 중의 GNP의 양은, GNP가 방사성 표지된 항-Tf 항체에 결합되어 있기 때문에, 코브라 시리즈 오토-감마 카운터(Cobra Series Auto-Gamma Counter)를 사용하여 각 영역에서 방사능의 양을 측정함으로써 정량화했다. 3개의 영역 각각에서 GNP의 정량화된 양은 질량 저울을 사용하여 계면에서 GNP의 회수율을 계산하기 위해 사용했다.GNPs decorated with radiolabeled anti-Tf antibody were cleaved in ATPS under different conditions to determine the volume ratio at which the fastest and highest GNP recovery could be obtained. For each split experiment, three identical PEG-salt solutions in Dulbecco's phosphate buffered saline (PBS; Invitrogen, pH 7.4, ionic strength 154 mM) were prepared in a total volume of 5000 μL. PEG-salt ATPS solutions with three different volume ratios (1:1, 6:1 and 1:6) were prepared using specific concentrations of PEG and potassium phosphate. Subsequently, 10 μL of GNPs decorated with radiolabeled anti-Tf antibody were added to each ATPS solution. The solution was equilibrated at 0 ° C to ensure that the solution was homogeneous. Once equilibrium was achieved at 0 o C, the solution was incubated in a 37 o C water bath to induce phase separation, and GNPs were found to partition between the two coexisting phases. GNPs from the interface were carefully withdrawn using a pipette, and 30 μL of the interface solution was withdrawn to ensure that most, but not all, of the GNPs were collected from the interface. The two coexisting phases were also withdrawn separately using a pipette. The amount of GNP at the interface and in the two coexisting phases was determined using a Cobra Series Auto-Gamma Counter, since the GNP was bound to the radiolabeled anti-Tf antibody, the amount of radioactivity in each region. was quantified by measuring The quantified amount of GNP in each of the three regions was used to calculate the recovery of GNP at the interface using a mass balance.

LFA 시험 스트립의 제조Preparation of LFA test strips

경쟁 메커니즘을 사용하는 LFA 시험을 이 연구에서 시행했다(도 47). 경쟁 검정에서, 목적하는 표적은 시험 라인을 형성하기 위해 니트로셀룰로즈 멤브레인 위에 고정시킨다. GNP 상의 1차 항체에 대한 고정된 2차 항체는 대조군 라인을 구성한다. LFA를 수행할 때, 샘플은 먼저 GNP와 접촉하고, 표적 분자가 샘플에 존재하는 경우, 그들은 GNP 상에 장식된 이들의 특이적 항체에 결합한다. 샘플에 존재하는 표적 분자가 GNP 상의 항체를 포화시키는 경우, 이러한 GNP는 시험 스트립 상의 고정된 표적 분자에 더 이상 결합할 수 없다. 그 결과, GNP는 시험 라인에서 가시 밴드를 형성하지 않고, 이는 양성 결과를 나타낸다. 한편, 샘플이 GNP 상의 항체를 포화시킬 수 있는 농도로 표적 분자를 함유하지 않는 경우, GNP 상의 이러한 항체는 시험 스트립 상의 고정된 표적 분자에 결합할 수 있고 시험 라인에 가시 밴드를 형성할 수 있다. 이는 음성 결과를 나타낸다. 또한, 샘플 중의 표적 분자의 존재에 상관 없이, GNP 상의 항체는 대조군 라인 위의 고정된 2차항체에 결합하여 충분한 샘플이 시험 라인을 통해 위킹되고 대조군 라인에 도달했다는 것을 나타낸다. 가시성 대조군 라인의 존재는 유효 시험을 나타낸다. An LFA test using a competitive mechanism was conducted in this study ( FIG. 47 ). In a competition assay, the target of interest is immobilized on a nitrocellulose membrane to form a test line. An immobilized secondary antibody to the primary antibody on GNP constitutes the control line. When performing LFA, the sample is first contacted with GNPs, and if target molecules are present in the sample, they bind to their specific antibodies decorated on the GNPs. When a target molecule present in the sample saturates the antibody on the GNP, this GNP can no longer bind to the immobilized target molecule on the test strip. As a result, GNP did not form a visible band in the test line, indicating a positive result. On the other hand, if the sample does not contain the target molecule at a concentration capable of saturating the antibody on the GNP, this antibody on the GNP may bind to the immobilized target molecule on the test strip and form a visible band in the test line. This indicates a negative result. Also, regardless of the presence of the target molecule in the sample, the antibody on the GNP binds to the immobilized secondary antibody on the control line, indicating that sufficient sample has wicked through the test line and reached the control line. The presence of a visible control line indicates a validated test.

사전 농축 없이 Tf를 사용하는 LFA의 실행Run of LFA with Tf without pre-concentration

가변 농도의 Tf를 함유하는 Tf 스톡 용액을 PBS에서 제조했다. 후속적으로, 20μL의 각 Tf 스톡 용액을 시험 스트립을 통해 샘플의 유동을 보조하기 위해 사용된 20μL의 시험 완충제 (0.2% BSA, 0.3% 트윈20, 0.2% 나트륨 아지드, 0.1% PEG, 0.1 M 트리즈마 완충제, pH 8) 및 10μL의 GNP 현탁액에 첨가했다. 다양한 농도의 Tf를 갖는 총 5개 샘플 용액(각각 50μL)을 제조했다(0 (음성 대조군), 0.001, 0.01, 0.1 및 1ng/μL). 시험 스트립은 각 샘플 용액에 수직으로 침지시켰고, 여기서 샘플 패드는 용액과 접촉된다. 10분 후, 시험 스트립을 인출했고, 각 스트립의 이미지는 다음에 의해 즉시 촬영했다: 캐논 EOS 1000D 카메라 (Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY).Tf stock solutions containing varying concentrations of Tf were prepared in PBS. Subsequently, 20 μL of each Tf stock solution was added to 20 μL of test buffer (0.2% BSA, 0.3% Tween20, 0.2% sodium azide, 0.1% PEG, 0.1 M) used to aid the flow of the sample through the test strip. Trizma buffer, pH 8) and 10 μL of GNP suspension. A total of 5 sample solutions (50 μL each) with varying concentrations of Tf were prepared (0 (negative control), 0.001, 0.01, 0.1 and 1 ng/μL). A test strip was vertically immersed in each sample solution, where the sample pad was in contact with the solution. After 10 minutes, the test strips were withdrawn and images of each strip were immediately taken by: a Canon EOS 1000D camera (Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY).

FBS (HyClone, 특성화됨, pH 7.4)에서 실행된 실험에서, GNP의 용적이 작은 용적 실험에 적합하게축소될 수 있도록 더 농축된 GNP 현탁액을 사용했다. FBS 스톡 용액 중의 Tf의 농도는 5μL의 Tf 스톡 용액을 5μL의 GNP 현탁액에 이어, 40μL의 시험 완충제에 첨가함으로써 PBS 실험에 사용된 동일한 최종 Tf 농도를 달성하기 위해 조정했다. 유사하게, 실험은 합성 뇨를 사용하여 수행했다.In experiments run in FBS (HyClone, characterized, pH 7.4), a more concentrated GNP suspension was used so that the volume of GNPs could be reduced to suit small volume experiments. The concentration of Tf in the FBS stock solution was adjusted to achieve the same final Tf concentration used in the PBS experiments by adding 5 μL of the Tf stock solution to 5 μL of the GNP suspension followed by 40 μL of test buffer. Similarly, experiments were performed using synthetic urine.

ATPS 계면 추출과 Tf용 LFA의 조합Combination of ATPS interfacial extraction and LFA for Tf

용적비 1:1은 분할 GNP 실험으로부터의 발견에 기초하여 PBS에서 수행된 연구를 위해 사용했다. 항-Tf 항체를 사용함으로써, GNP는 샘플에서 먼저 Tf를 포획하고, 이어서 계면에서 농축된 전체 Tf-GNP 복합체였다. 다양한 농도의 Tf가 또한 ATPS 용액에서 스파이킹되었다는 것 외에는, GNP의 분할 섹션에 기재된 것과 유사한 프로토콜을 사용했다. 간단하게, 10μL의 GNP 현탁액은 1:1 용적비를 수득하고 다양한 Tf 농도(0 (음성 대조군), 0.001, 0.01 및 0.1ng/μL)을 함유한 4990μL의 Tf-스파이킹된 ATPS 용액에 첨가했다. 용액은, 용액이 균질했음을 보장하기 위해, 0oC에서 평형화했다. 평형이 달성되면, 용액을 상 분리를 유발하기 위해 37oC 수욕에 배치시켰다. 10분 후, 농축된 GNP 및 Tf를 함유한 30μL의 계면 용액을 인출했다. 이 계면 용액은 50μL의 샘플 용액을 형성하기 위해 20μL의 시험 완충제와 혼합했다. LFA 시험 스트립은 각 샘플 용액에 수직으로 침지시켰고, 여기서 샘플 패드는 용액과 접촉된다. 10분 후, 시험 스트립을 인출했고, 각 스트립의 이미지는 캐논 EOS 1000D 카메라로 즉시 촬영했다.A volumetric ratio of 1:1 was used for studies performed in PBS based on findings from split GNP experiments. By using an anti-Tf antibody, GNPs were the total Tf-GNP complexes that first captured Tf in the sample and then concentrated at the interface. A protocol similar to that described in the section on cleavage of GNPs was used, except that various concentrations of Tf were also spiked in ATPS solution. Briefly, 10 μL of GNP suspension was obtained in a 1:1 volume ratio and added to 4990 μL of Tf-spiked ATPS solution containing various Tf concentrations (0 (negative control), 0.001, 0.01 and 0.1 ng/μL). The solution was equilibrated at 0 ° C to ensure that the solution was homogeneous. Once equilibrium was achieved, the solution was placed in a 37 ° C water bath to induce phase separation. After 10 min, 30 μL of interfacial solution containing concentrated GNP and Tf was withdrawn. This interfacial solution was mixed with 20 μL of test buffer to form 50 μL of sample solution. LFA test strips were vertically immersed in each sample solution, where the sample pad was in contact with the solution. After 10 minutes, the test strips were withdrawn, and images of each strip were immediately taken with a Canon EOS 1000D camera.

FBS 및 합성 뇨에서 수행된 연구를 위해, PEG 및 인산칼륨 농도는 1:1 용적비를 달성하기 위해 먼저 조정될 필요가 있다. FBS 중 ATPS는 또한 더 천천히 상 분리되고, PBS 시스템에 사용된 10분 배양 대신, 용액을 25분 동안 37oC 수욕에서 정치시켰다. 또한, 전술된 바와 같이, 용적을 감소시켰다. 따라서, 검출 한계는 5000μL (LFA 단독 실험에 사용된 50μL Tf 스톡 용액보다 100배 더 많은 용적)를 사용하여 증가시킨다는 것을 나타내기 보다는, FBS 및 합성 뇨에서 실행된 연구는 1000μL (LFA 단독 실험에 사용된 10μL Tf 스톡 용액보다 100배 더 많은 용액)를 사용하여 등가의 개선을 나타냈다. 이전에 PBS에 대해 기재된 프로토콜은 5μL의 더 농축된 금 현탁액이 995μL의 FBS 또는 합성 뇨 중의 Tf-스파이킹된 ATPS 용액에 첨가되도록 적은 용적을 위해 변형시켰다. 20μL의 계면 영역을 추출한 다음, 30μL의 금 완충제를 첨가했다. 각 LFA 스트립은 인출하여 이미지화하기 전에 15분 동안 현탁액에 침지시켰다.For studies performed in FBS and synthetic urine, PEG and potassium phosphate concentrations need to be adjusted first to achieve a 1:1 volume ratio. ATPS in FBS also phase separated more slowly, and instead of the 10 min incubation used in the PBS system, the solution was placed in a 37 ° C water bath for 25 min. Also, as described above, the volume was reduced. Thus, rather than indicating that the limit of detection is increased using 5000 μL (100-fold greater volume than the 50 μL Tf stock solution used for LFA alone experiments), studies performed in FBS and synthetic urine showed that 1000 μL (used for LFA alone experiments) 100-fold more solution than the 10 μL Tf stock solution) was used to show equivalent improvement. The protocol previously described for PBS was modified for smaller volumes such that 5 μL of a more concentrated gold suspension was added to 995 μL of FBS or a solution of Tf-spiked ATPS in synthetic urine. 20 μL of interfacial region was extracted, then 30 μL of gold buffer was added. Each LFA strip was immersed in suspension for 15 minutes prior to drawing and imaging.

ATPS 계면 추출을 종이 기반 LFA 검출 검정과 조합하기 위해, 이 실시예에서 개발된 GNP는 3가지 기능을 포함했다. 첫째, GNP의 표면 위 장식된 특이적 항체는 샘플에 존재하는 표적 단백질을 포획했다. 둘째, GNP의 표면에서 PEG 및 단백질의 최적화된 형성은 GNP가 벌크 상에서가 아니라 계면에서 분할되도록 했다. 마지막으로, GNP는 LFA용 비색 지시제로서 직접 기능하고, 따라서 후속적 검출 검정이 여분의 세척 또는 다른 제조단계 없이 즉시 실행되도록 했다. GNP의 개략도는 다음에 도시된다: 도 48a. GNP는 3개의 주성분을 갖는다: PEG 중합체, 금 나노입자, 및 항-Tf 항체. 각 성분 자체는 나노입자를 두 벌크 상 중 하나로 구동시킨다. 먼저, 장식된 PEG는 입자 표면의 중합체와 상부 상 중의 풍부한 중합체 사이의 양호한 PEG-PEG 상호작용에 기인하여 나노 입자를 상부 PEG 풍부 상으로 구동시킨다(도 48b). 구체적으로, PEG:GNP의 몰 비를 증가시키면 결합된 PEG의 형태를 “브러시” 형태와 더욱 밀접하게 닮도록 변화시켜 PEG-PEG 상호작용을 증가시키기 위해 노출된 표면적의 양을 확대시킨다. 한편, 금 나노입자의 큰 크기는 나노입자가 PEG 중합체와 더 적은 반발성 배제-용적 상호작용을경험하는 하부 PEG 결핍 상에서 분할되도록 한다. GNP 상의 친수성 단백질 (항-Tf Ab 및 BSA)는 GNP의 소수성을 증가시키고, 또한 이는 상부 PEG 풍부 상보다 더 친수성인 하부 PEG 결핍 상에서 분할되도록 한다. 그러나, 하부 PEG 결핍 상이 또한 염 풍부하기 때문에, 나노입자는 충분한 입체 안정성을 제공하기 위해 나노입자의 표면에 충분한 PEG가 존재하지 않을 때 응집한다(도 48c). 조합에서, GNP의 3개 성분은 궁극적으로 GNP를 ATPS 중의 계면으로 구동시키기 위해 다양하고섬세하게 균형을 이룰 수 있다(도 48d). To combine ATPS interfacial extraction with a paper-based LFA detection assay, the GNP developed in this example contained three functions. First, a specific antibody decorated on the surface of the GNP captured the target protein present in the sample. Second, the optimized formation of PEG and protein on the surface of the GNPs allowed the GNPs to split at the interface rather than in the bulk phase. Finally, GNPs functioned directly as colorimetric indicators for LFAs, thus allowing subsequent detection assays to be run immediately without extra washing or other manufacturing steps. A schematic diagram of the GNP is shown in FIG . 48A . GNPs have three main components: PEG polymers, gold nanoparticles, and anti-Tf antibodies. Each component itself drives the nanoparticles into one of two bulk phases. First, the decorated PEG drives the nanoparticles into the upper PEG-rich phase due to the good PEG-PEG interaction between the polymer on the particle surface and the polymer enriched in the upper phase ( FIG. 48B ). Specifically, increasing the molar ratio of PEG:GNP changes the morphology of the bound PEG to more closely resemble the “brush” morphology, thus enlarging the amount of surface area exposed to increase PEG-PEG interactions. On the other hand, the large size of the gold nanoparticles allows the nanoparticles to split on the underlying PEG deficiency, where they experience less repellent exclusion-volume interactions with the PEG polymer. The hydrophilic proteins (anti-Tf Ab and BSA) on the GNPs increase the hydrophobicity of the GNPs, which also allows them to be resolved in the lower PEG-deficient phase, which is more hydrophilic than the upper PEG-rich phase. However, as the underlying PEG-deficient phase is also salt-rich, the nanoparticles aggregate when there is not enough PEG on the surface of the nanoparticles to provide sufficient steric stability ( FIG. 48c ). In combination, the three components of GNP can be varied and delicately balanced to ultimately drive the GNP to the interface in ATPS ( FIG. 48d ).

경쟁 LFA에서, 샘플 중의 표적 단백질의 성공적인 검출은 표적에 의해 포회되는 GNP 상의 항체에 의존한다. 항체가 포화되지 않으면, GNP는 시험 라인을 형성하기 위해 LFA 상에 고정된 표적에 결합할 수 있어 거짓 음성 결과를 나타낸다. 저농도의 표적을 갖는 샘플을 검출하기 위한 하나의 방법은 샘플 용적을 증가시키는 것이다. 그것은 표적 분자의 총 수를 증가시키고, 이는 또한 잠재적으로 GNP의 소정의 고정량에 대한 항체의 포화를 유도할 것이다. 그러나, 단지 작은 용적이 LFA 시험 스트립을 통해 유동할 수 있기 때문에, 그리고 GNP가 이 접근법에서 희석되기 때문에, 충분하지 않은 GNP가 시험 스트립을 통해 유동하면, 대조군 라인은 가시성이 아니어서 무효 결과를 나타낸다. ATPS 계면 추출의 사용이 작은 용적의 표적 단백질로 포화된 GNP를 수집하기 위한 신속하고 효과적인 수단을 제공하기 때문에, 이 접근법은 훨씬 더 큰 샘플 용적이 분석되도록 함으로써 저농도의 표적 단백질의 검출을 초래할 수 있다.In competitive LFA, successful detection of a target protein in a sample relies on antibodies on the GNPs encapsulated by the target. If the antibody is not saturated, the GNP can bind the target immobilized on the LFA to form a test line, giving a false negative result. One way to detect a sample with a low concentration of target is to increase the sample volume. It increases the total number of target molecules, which will also potentially lead to saturation of the antibody for a given fixed amount of GNP. However, because only a small volume can flow through the LFA test strip, and because the GNP is diluted in this approach, if not enough GNP flows through the test strip, the control line is not visible, indicating an invalid result. . As the use of ATPS interfacial extraction provides a rapid and effective means to collect GNPs saturated with small volumes of target protein, this approach can result in the detection of low concentrations of target proteins by allowing much larger sample volumes to be analyzed. .

3개의 용적비를 가장 짧은 배양 기간 내에 대부분의 GNP를 회복할 수 있는 최적의 용적비를 결정하기 위해 시험했다. 결과는 표 4에 나타낸다. Three volumetric ratios were tested to determine the optimal volumetric ratio to recover most of the GNPs within the shortest incubation period. The results are shown in Table 4.

표 4. 상이한 용적비에 대한 GNP의 회복Table 4. Recovery of GNPs for different volumetric ratios

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1:1 용적비 상이 가장 빨리 분리되었고, GNP의 가장 큰 회복을 가능하게 했다. 상 분리가 온도를 증가시킴으로써 유발될 때, 거시적 PEG 풍부 및 PEG 결핍 도메인이 형성되고, 유사한 도메인은 서로 발견하여 합체한다. 도메인이 합체할 때, 그들은 주행하고, 결국 두 상 사이의 계면 장력 및 밀도차에 기인하여 상부에 거시적 PEG 풍부, 염 결핍 상을, 하부에 거시적 PEG 결핍, 염 풍부 상을 형성한다. 1:1 용적비 상이 6:1 또는 1:6 용적비보다 더 빨리 분리되는데, 이는 도메인이 상당량의 각 상이 존재할 때 서로 발견하고 합체하기에 더 용이한 시간을 갖기 때문이다. 더 불균일한 용적비의 경우, 더 작은 용적 상의 도메인은 합체 어려움을 경험한 도메인에 기인하여 더 큰 연속 상에 동반될 수 있다. 또한, 6:1 용적비 상은, PEG 풍부 상이 6:1 용적비를 위한 연속 상이고, PEG 결핍 도메인이 서로 발견하고 더 점성인 PEG 풍부 연속 상 중의 이들의 각각의 거시적 상으로 이동하는 더 큰 어려움을 경험하기 때문에, 1:6 용적비보다 더 느리게 분리한다.The 1:1 volume ratio separated the fastest and allowed the greatest recovery of GNPs. When phase separation is induced by increasing the temperature, macroscopic PEG-rich and PEG-deficient domains are formed, and similar domains find and coalesce with each other. When the domains coalesce, they migrate and eventually form a macroscopic PEG-rich, salt-poor phase at the top and a macroscopic PEG-deficient, salt rich phase at the bottom due to the interfacial tension and density difference between the two phases. A 1:1 volume ratio phase separates faster than a 6:1 or 1:6 volume ratio because the domains have an easier time to discover and coalesce with each other when a significant amount of each phase is present. For more non-uniform volumetric ratios, domains in the smaller volumetric phase may accompany the larger continuous phase due to domains experiencing coalescence difficulties. In addition, the 6:1 volume ratio phase is such that the PEG rich phase is the continuous phase for the 6:1 volume ratio, and the PEG-deficient domains experience greater difficulty finding each other and migrating into their respective macroscopic phases in the more viscous PEG-rich continuous phase. Therefore, it separates more slowly than the 1:6 volume ratio.

표 5: 상이한 용적비에 대한 GNP의 회복Table 5: Recovery of GNPs for different volume ratios

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GNP는 어느 하나의 도메인에서 분할되지 않기 때문에, 그들은 도메인이 합체될 때 도메인 사이에 잔류한다. 결국, GNP는 상 분리가 완료될 때 계면에서 적색 박막으로서 나타난다. GNP의 회복은, 동반이 이 용적비에서 최소화되고, 따라서 동반된 도메인과 연속 상 사이에 존재하는 계면에서 GNP가 덜 손실되기 때문에, 1:1 용적비를 사용할 때 효율적이다. 1:1 용적비 상이 최고 GNP 회복을 수득하면서 가장 빨리 분리되기 때문에, 이는 후속 실험에 사용하였다. Since GNPs do not divide in either domain, they remain between domains when the domains are merged. Eventually, GNPs appear as red thin films at the interface when phase separation is complete. The recovery of GNPs is efficient when using a 1:1 volume ratio, since entrainment is minimized at this volume ratio and thus less GNP is lost at the interface present between entrained domains and continuous phase. This was used for subsequent experiments, as the 1:1 volume ratio phase separated the fastest, yielding the highest GNP recovery.

ATPS 계면 추출 단계를 도입함으로써, LFA의 개선을 입증하기 위해, 모델 단백질 트랜스페린(Tf)을사용하였다. Tf는 철 수송용 혈청 단백질이다. LFA에서 Tf의 검출 한계를 확립하기 위해, 임의의 사전 농축 단계 없이 다양한 Tf 농도를 사용하는 일련의 LFA 시험을 수행하였다. 샘플이 GNP 상에 장식된 항-Tf 항체를 포화시키기에 충분한 Tf 분자를 함유하면, 이러한 항-Tf 항체는 시험 라인에서 니트로셀룰로즈 상의 고정된 Tf에 결합하지 않았고, 따라서 시험 라인에서 가시 밴드를 형성하지 않았다. 이는, 샘플을 1ng/μL의 Tf 농도로 시험할 때 관찰되었던 양성 결과를 나타냈다(도 49, 상부 패널). 한편, 항-Tf 항체를 포화시키는 샘플에 Tf가 불충분하거나 전혀 존재하지 않으면, 이러한 항-Tf 항체는 니트로셀룰로즈 멤브레인 상의 고정된 Tf에 성공적으로 결합하고, 따라서 시험 라인에 가시 밴드를 형성했다. 이는 1ng/μL 미만의 Tf 농도로 샘플을 시험할 때 관찰된 음성 결과를 나타낸다. 1ng/μL가 진정한 양성 결과를 나타낸 최저 Tf 농도이기 때문에, 이는 사전 농축 단계 없이 LFA를수행할 때 Tf에 대해 약 1ng/μL의 검출 한계를 나타냈다.To demonstrate the improvement of LFA by introducing an ATPS interfacial extraction step, the model protein transferrin (Tf) was used. Tf is a serum protein for iron transport. To establish the detection limits of Tf in LFA, a series of LFA tests using various Tf concentrations were performed without any prior concentration step. If the sample contained enough Tf molecules to saturate the decorated anti-Tf antibody on the GNP, then this anti-Tf antibody did not bind the immobilized Tf on nitrocellulose in the test line, thus forming a visible band in the test line. Did not do it. This resulted in positive results that were observed when samples were tested with a Tf concentration of 1 ng/μL ( FIG. 49 , top panel). On the other hand, if there was insufficient or no Tf in the sample saturating the anti-Tf antibody, this anti-Tf antibody successfully bound to the immobilized Tf on the nitrocellulose membrane, thus forming a visible band in the test line. This is indicative of the negative results observed when samples were tested with Tf concentrations less than 1 ng/μL. As 1 ng/μL is the lowest Tf concentration that gave a truly positive result, it gave a detection limit of about 1 ng/μL for Tf when LFA was performed without a prior concentration step.

ATPS 계면 추출 단계가 Tf의 검출 한계를 LFA를 사용하여 100배까지 개선시킬 수 있음을 결정하기 위해, GNP의 동일량을 LFA의 검출 한계의 100배 미만인 Tf 농도(0.01ng/μL)로 ATPS 용액에 적용했다. 샘플 용적은 Tf 분자의 총 수를 동일하게 유지시키기 위해 50μL에서 5000μL로 100배 증가시켰다. 제한된 양의 샘플(50μL)만이 LFA 시험 스트립에 적용될 수 있기 때문에, 이러한 큰 샘플 용액 중의 희석된 GNP는 농축되어 LFA에 적용될 필요가 있다. 표적 단백질로 포화된 이러한 GNP를 회복하기 위해, 용액은 계면에서 10분 이내에 GNP를 수집하기 위해 37oC 수욕에 배치시켰다. 이어서, GNP를 추출하고, LFA 시험 스트립에 직접 적용했다. 이러한 연구의 결과는 다음의 하부 패널에 나타낸다: 도 49. 진정한 양성 결과는 검출 한계에서 100배 개선을 나타내는 0.01ng/μL에서 수득했다. 이러한 접근법을 사용하는 0.001ng/μL에서 거짓 음성 결과의 시험 라인 강도는 샘플을 동일한 Tf 농도와 비교할 때 사전 농축 단계 없는 것보다 약해서, GNP가 시험 라인에 결합하는 것을 어렵게 하기 위해 더 많은 Tf가 포획되었다는 것을 나타낸다. 시험 라인 강도는 또한 Tf 농도가 감소됨에 따라 증가했고, 이는 항체를 포화시키기 위해 사용가능한 Tf의 양이 감소될 때 예상되었다.To determine that the ATPS interfacial extraction step could improve the detection limit of Tf by 100-fold using LFA, an equal amount of GNP was added to the ATPS solution at a Tf concentration (0.01 ng/μL) that was less than 100-fold the detection limit of LFA. applied to The sample volume was increased 100-fold from 50 μL to 5000 μL to keep the total number of Tf molecules the same. Since only a limited amount of sample (50 μL) can be applied to the LFA test strip, the diluted GNPs in this large sample solution need to be concentrated and applied to the LFA. To recover these GNPs saturated with the target protein, the solution was placed in a 37 ° C water bath to collect the GNPs within 10 min at the interface. GNPs were then extracted and applied directly to LFA test strips. The results of this study are presented in the following lower panel: FIG. 49 . True positive results were obtained at 0.01 ng/μL indicating a 100-fold improvement in the limit of detection. The test line intensity of a false negative result at 0.001 ng/μL using this approach is weaker than without a pre-enrichment step when the sample is compared to the same Tf concentration, so more Tf is captured to make it difficult for GNPs to bind to the test line. indicates that it has been Test line intensity also increased with decreasing Tf concentration, which was expected when the amount of Tf available to saturate the antibody decreased.

ATPS 계면 농도의 유효성을 연구하기 위해, FBS로 제조된 적은 용적의 ATPS 용액을 환자로부터인출된 작은 샘플 혈액을 모방하기 위해 시험했다. FBS의 보다 복잡한 조성에 기인하여, PBS 중의 ATPS와 함께 사용된 절차는 FBS 시스템을 위해 재최적화했다. FBS의 높은 단백질 함량은 1:1 용적비를 형성하기 위해 상이한 농도의 PEG 및 염을 필요로 하는 ATPS의 용적비를 변경했다. FBS에서 수행된 실험이 또한 더 작은 샘플 용적을 사용하기 때문에, GNP의 용적은 스케일 다운해야 했고, 더 농축된 GNP 스톡이 제조되었다. 또한, ATPS를 위한 배양 시간은 FBS가 상 분리 공정을 늦출 때 10분에서 25분으로 연장했다. 추가로, FBS를 포함하는 복합체 혼합물에 기인하여, LFA 시험 시간은 10분에서 15분으로 연장했다. 혈청이 더 복잡한 매트릭스를 나타냄에도 불구하고, 도 50은 ATPS 계면 추출과 조합된 LFA가 여전히 사전 농축 없는 LFA와 비교하여 검출 한계의 100배 개선을 수득했음을 도시한다. LFA를 위한 샘플 10μL를 사용하고, LFA를 위한 샘플 1000μL를 ATPS 계면 추출과 조합했다. 유사한 최적화 공정을 합성 뇨 시스템에 대해 수행했고, 결국 다음에 나타낸 바와 같이, 검출 한계의 유사 100배 개선을 입증했다: 도 51. To study the effectiveness of ATPS interfacial concentration, a small volume of ATPS solution prepared with FBS was tested to mimic a small sample blood drawn from a patient. Due to the more complex composition of FBS, the procedure used with ATPS in PBS was reoptimized for the FBS system. The high protein content of FBS altered the volume ratio of ATPS, which required different concentrations of PEG and salt to form a 1:1 volume ratio. Because the experiments performed in FBS also used smaller sample volumes, the volume of GNPs had to be scaled down and a more concentrated GNP stock was prepared. In addition, the incubation time for ATPS was extended from 10 min to 25 min when FBS slowed down the phase separation process. Additionally, due to the complex mixture comprising FBS, the LFA test time was extended from 10 minutes to 15 minutes. Although serum represents a more complex matrix, FIG. 50 shows that LFA combined with ATPS interfacial extraction still yielded a 100-fold improvement in detection limit compared to LFA without prior enrichment. 10 μL of sample for LFA was used and 1000 μL of sample for LFA was combined with ATPS interfacial extraction. A similar optimization process was performed for the synthetic urine system, eventually demonstrating a similar 100-fold improvement in detection limits, as shown in FIG . 51 .

실시예 6. Example 6. 트리톤-X-114 ATPS 및 3-D LFA를 사용하는 말라리아 바이오마커의 검출Detection of Malaria Biomarkers Using Triton-X-114 ATPS and 3-D LFA

트리톤 X-114 ATPS는 종이 설정이 이 미셀 시스템의 분리 공정을 향상시킬 수 있는지를 결정하기 위해 3-D 종이 구조에 적용하였다. 트리톤 X-114 미셀 시스템 상은 PEG-포스페이트 염 ATPS보다 훨씬 더 느리게 분리되어 적어도 8시간 내지 약 3분의 상 분리 시간의 훨씬 더 큰 감소를 초래하고, 종이의 이러한 상 분리 현상을 미셀 ATPS로 확장한다. 이어서, 종이 기반 설계는 사용자 개입 없이 농축시키는 동시에 질환 바이오마커를 검출하는 올-인-원 종이 기반 진단 스트립을 형성하기 위해 LFA와 통합하였다. 이를 입증하기 위해, 진단 스트립은 인산염 완충된 생리 식염수(PBS) 및 희석되지 않은 소 태아 혈청(FBS)의 용액에서 말라리아 바이오마커 플라스모듐 팔시파룸 (Plasmodium falciparum ) 락테이트 데하이드로게나제(pLDH)를 검출하기 위해 사용했다. 강력한 한단계 자동화 진단 스트립은 농축되고, 20분 이내에 pLDH를 검출하여 전통적인 LFA 설정과 비교했을 때 pLDH 검출 한계의 10배 개선을 입증한다. 이 플랫폼 기술은 상기 제한을 극복하고, 자원 결핍 설정 내에서 말라리아 및 다른 질환을 진단검정의 현재 상태를 변환시키기 위해 사용될 수 있다. 재료 및 Triton X-114 ATPS was applied to 3-D paper structures to determine if the paper setup could enhance the separation process of this micelle system. The Triton X-114 micellar system phase separates much slower than the PEG-phosphate salt ATPS, resulting in an even greater reduction in phase separation times of at least 8 hours to about 3 minutes, extending this phase separation phenomenon of paper to micellar ATPS. . The paper-based design was then integrated with LFA to form an all-in-one paper-based diagnostic strip that detects disease biomarkers while enriching without user intervention. To demonstrate this, diagnostic strips were prepared from the malaria biomarker Plasmodium falciparum lactate dehydrogenase ( pLDH ) in a solution of phosphate buffered saline (PBS) and undiluted fetal bovine serum (FBS) . ) was used to detect The powerful, one-step automated diagnostic strip is concentrated and detects pLDH in less than 20 minutes, demonstrating a 10-fold improvement over the limit of detection of pLDH when compared to a traditional LFA setup. This platform technology can be used to overcome the above limitations and transform the current status of diagnostics for malaria and other diseases within resource deprivation settings. material and

금 나노프로브(항-pLDH GNP)의 제조Preparation of gold nanoprobes (anti-pLDH GNPs)

평균 유체역학적 직경 24nm를 갖는 금 나노입자의 용액을 제조했고, 이는 짙은 체리색 용액으로서 나타났다. 금 나노입자의 크기는 제타사이저 나노 ZS 입자 분석기(Malvern Instruments Inc, Westborough, Massachusetts)를 사용하여 동적 광 산란 측정에 의해 수득했다. A solution of gold nanoparticles with an average hydrodynamic diameter of 24 nm was prepared, which appeared as a dark cherry solution. The size of the gold nanoparticles was obtained by dynamic light scattering measurement using a Zetasizer Nano ZS particle analyzer (Malvern Instruments Inc, Westborough, Massachusetts).

나노입자를 형성한 후, 1mL의 금 나노입자 용액의 pH는 먼저 1.5N NaOH를 사용하여 pH 9로 조정했다. 후속적으로, 16μL의 마우스 모노클로날 항-피.팔시파룸/피.비박스 LDH 항체 (BBI Solutions, Cardiff, UK)를 0.5mg/mL의 농도로 콜로이드성 금 용액에 첨가하고 진탕기 상에서 30분 동안 혼합했다. 콜로이드성 금 나노입자의 표면에 다른 단백질의 비특이적 결합을 방지하기 위해, 200μL의 10% w/v 소 혈청 알부민 (BSA) 용액을 혼합물에 첨가하고, 진탕기 상에서 20분 동안 혼합했다. 유리된 비결합 항체를 제거하기 위해, 혼합물을 4°C 및 12,000rpm에서 30분 동안 원심분리한 다음, 콜로이드성 금 나노입자의 펠렛을 200μL의 1% w/v BSA 용액에 재현탁시켰다. 원심분리 및 재현탁 단계를 2회 더 반복했고, 제3의 원심분리 후, 금 나노입자의 펠렛을 pH 9.0에서 100μL의 0.1M 붕산나트륨 완충제에 재현탁시켰다. 항-pLDH 항체로 기능화된 금 나노입자는 이후 항-pLDH 금 나노프로브(항-pLDH GNP)로서 칭명된다. 항체로 기능화되지 않은 BSA 코팅된 금 나노입자를 가시화 목적으로 사용했고, 이후 BSA-GN로서 칭명된다.After forming nanoparticles, the pH of 1 mL of gold nanoparticle solution was first adjusted to pH 9 using 1.5N NaOH. Subsequently, 16 μL of mouse monoclonal anti-P.falciparum/P.bibox LDH antibody (BBI Solutions, Cardiff, UK) was added to the colloidal gold solution at a concentration of 0.5 mg/mL and placed on a shaker on a shaker. Mix for 30 minutes. To prevent non-specific binding of other proteins to the surface of colloidal gold nanoparticles, 200 μL of a 10% w/v bovine serum albumin (BSA) solution was added to the mixture and mixed on a shaker for 20 minutes. To remove the free unbound antibody, the mixture was centrifuged at 4 °C and 12,000 rpm for 30 min, then the pellet of colloidal gold nanoparticles was resuspended in 200 µL of 1% w/v BSA solution. The centrifugation and resuspension steps were repeated two more times, and after a third centrifugation, the pellet of gold nanoparticles was resuspended in 100 μL of 0.1M sodium borate buffer at pH 9.0. Gold nanoparticles functionalized with anti-pLDH antibodies are hereinafter referred to as anti-pLDH gold nanoprobes (anti-pLDH GNPs). BSA coated gold nanoparticles that were not functionalized with antibody were used for visualization purposes and are hereafter referred to as BSA-GN.

트리톤 X-114 ATPS의 제조 및 가시화Preparation and visualization of Triton X-114 ATPS

트리톤 X-114 ATPS의 평형 용적비(하부 상의 용적에 의해 나누어진 상부 상의 용적)는 트리톤 X-114의 초기 w/w 농도를 변화시켜 발견했다(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), 둘베코 인산염 완충된 생리 식염수(PBS; Invitrogen, Grand Island, NY, pH 7.4, 1.47 mM KH2PO4, 8.1 mM Na2HPO4, 137.92 mM NaCl, 2.67 mM KCl, 및 0.49 mM MgCl2 함유) 및 FBS (Invitrogen, Grand Island, NY)의 용액 중. 이러한 용액은 상 분리되었고, 온도 조절된 수욕에서 25 ℃에서 평형에 도달했다. 트리톤 X-114/PBS 용액 중의 BSA-GN은 상부 상에서 유리한 분할을 나타낸 반면, 트리톤 X-114/FBS 용액 중의 BSA-GN은 하부 상에서 유리하게 분할된다. 결과적으로, 트리톤 X-114/PBS를 위한 1:9 용적비(, 하부 상의 용적으로 나누어진상부 상의 용적) 및 트리톤 X-114/FBS 중의 9:1 용적비를 위한 조건을 발견하고, 추가의 실험에 사용했다. 이러한 용적비는 나노입자의 10배 농축을 가능하게 했다.The equilibrium volumetric ratio of Triton X-114 ATPS (the volume of the upper phase divided by the volume of the lower phase) was found by varying the initial w/w concentration of Triton X-114 (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO), Dulbecco. Phosphate buffered saline (PBS; Invitrogen, Grand Island, NY, pH 7.4, containing 1.47 mM KH 2 PO 4 , 8.1 mM Na 2 HPO 4 , 137.92 mM NaCl, 2.67 mM KCl, and 0.49 mM MgCl 2 ) and FBS ( in solution from Invitrogen, Grand Island, NY). This solution phase separated and reached equilibrium at 25 °C in a temperature controlled water bath. BSA-GN in Triton X-114/PBS solution showed favorable splitting in the upper phase, whereas BSA-GN in Triton X-114/FBS solution split favorably in the lower phase. Consequently, the conditions for a 1:9 volume ratio for Triton X-114/PBS ( ie , the volume of the upper phase divided by the volume of the lower phase) and a 9:1 volume ratio in Triton X-114/FBS were found, and further experiments were carried out. was used for This volume ratio allowed 10-fold concentration of nanoparticles.

PBS 중의 미셀 ATPS의 두 상을 가시화하기 위해, 100μL의 BSA-GN 및 4μL의 브릴리언트 블루 FCF 염료(The Kroger Co., Cincinnati, OH)를 PBS 중의 1:9 용적비에 대해 트리톤 X-114의 이전에 결정된 농도를 함유하는 2.5g의 용액에 첨가했다. 이러한 용액은 와동을 통해 충분히 혼합하고, 25 ℃에서 배양했다. 용액의 사진은 8시간에 평형에 도달할 때까지 매시간 촬영했다. 평형은 용액이 이의 흐린 외관을 손실할 때 확립되었고, 모든 가시 도메인은 이들 각각의 상으로이동하고, 측정된 계면 높이는 안정하게 유지되었다. 체리색 BSA-GN 및 블루색 염료는 각각 미셀 결핍 상 및 미셀 풍부 상의 비색 지시제였다. 모든 이미지는 다음을 사용하여 포착했다: 캐논 EOS 1000D 카메라(Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY), 조절된 조명 환경에서. To visualize the two phases of micellar ATPS in PBS, 100 μL of BSA-GN and 4 μL of Brilliant Blue FCF dye (The Kroger Co., Cincinnati, OH) were added prior to Triton X-114 for a 1:9 volume ratio in PBS. 2.5 g of solution containing the determined concentration was added. This solution was thoroughly mixed by vortexing and incubated at 25°C. Pictures of the solution were taken every hour until equilibrium was reached at 8 hours. Equilibrium was established when the solution lost its cloudy appearance, all visible domains shifted into their respective phases, and the measured interfacial height remained stable. Cherry BSA-GN and blue dye were colorimetric indicators of micellar-deficient and micellar-rich phases, respectively. All images were captured using a Canon EOS 1000D camera (Canon U.S.A., Inc., Lake Success, NY), in a controlled lighting environment.

3-D 종이 윅 내에서 PBS 중의 미셀 ATPS의 상 분리를 가시화하기 위해, 2μL의 브릴리언트 블루 FCF 염료 및 10μL의 BSA-GN를 함유하는 200mg의 혼합된 균질 용액을 와동시킨 다음, 25 ℃에서 수욕에 배치시켰다. 3-D 종이 윅은 유리 섬유의 5 × 40 mm 스트립의 하나의 가장자리 위에 3개의 5 × 15 mm 유리 섬유 종이 시트를 적층시킴으로써 형성되었다. 제조된 용액을 25 ℃에서 5분 동안 배양한 후, 3-D 종이 윅을 용액에 수직으로 배치시켜 종이 스택이 용액을 흡수하도록 했다. 종이 스트립의 이미지는 0초, 30초, 60초 및 180초에 포착했다.To visualize the phase separation of micellar ATPS in PBS in a 3-D paper wick, 200 mg of a mixed homogenous solution containing 2 μL of brilliant blue FCF dye and 10 μL of BSA-GN was vortexed and then placed in a water bath at 25 °C. placed. A 3-D paper wick was formed by laminating three 5 x 15 mm glass fiber paper sheets over one edge of a 5 x 40 mm strip of glass fiber. After the prepared solution was incubated at 25° C. for 5 minutes, a 3-D paper wick was placed vertically in the solution to allow the paper stack to absorb the solution. Images of the paper strip were captured at 0 sec, 30 sec, 60 sec and 180 sec.

LFA 단독에 의한 pLDH의 검출 Detection of pLDH by LFA alone

경쟁 검정 포맷을 사용하는 LFA 시험 스트립을 조립했다. 고정된 피. 팔시파룸 L-락테이트 데하이드로게나제(pLDH; MyBioSource, San Diego, CA, USA)는 시험 라인을 구성했고, 1차 항-pLDH 항체에 특이적인 고정된 염소 항-마우스 IgG 2차 항체(Bethyl Laboratories, Montgomery, TX)는 대조군 라인을 구성했다. 충분한 pLDH가 샘플에서 GNP를 포화시키기 위해 존재하면, LFA 스트립을 통해 이동하는 pLDH-GNP 복합체는 시험 라인 상에 고정된 pLDH에 결합하지 않아 시험 라인에 가시성 착색 밴드의 부재를 유도한다. pLDH가 존재하지 않으면, GNP 상의 비점령된 항체는 고정된 pLDH에 결합하고, 착색 밴드가 시험 라인 영역에서 형성된다. pLDH의 존재와 상관 없이, GNP 상의 항체는 대조군 라인에 고정된 2차 항체에 결합하여 가시 라인을 형성하여 스트립을 통한 성공적인 샘플 유동을 나타낸다. 따라서, 음성 결과는 두 개의 착색 밴드(하나의 시험 라인 및 하나의 대조군 라인)에 의해 동정된반면, 양성 결과는 대조군 라인에서 단지 하나의 착색 밴드에 의해 동정된다.LFA test strips using a competitive assay format were assembled. fixed blood. Falciparum L-lactate dehydrogenase (pLDH; MyBioSource, San Diego, CA, USA) constituted a test line and an immobilized goat anti-mouse IgG secondary antibody specific for the primary anti-pLDH antibody ( Bethyl Laboratories, Montgomery, TX) constituted the control line. If sufficient pLDH is present to saturate the GNPs in the sample, the pLDH-GNP complex migrating through the LFA strip will not bind to the immobilized pLDH on the test line, leading to the absence of a visible colored band in the test line. In the absence of pLDH, unoccupied antibody on GNP binds to immobilized pLDH and a colored band is formed in the test line region. Regardless of the presence of pLDH, the antibody on the GNP binds to the secondary antibody immobilized on the control line, forming a visible line, indicating successful sample flow through the strip. Thus, a negative result is identified by two colored bands (one test line and one control line), whereas a positive result is identified by only one colored band in the control line.

LFA만으로 pLDH의 검출 한계를 확인하기 위해, 항-pLDH GNP를 샘플 용액에 첨가하고, pLDH-GNP 복합체를 형성하기 위해 샘플에 존재하는 pLDH에 결합하도록 했다. PBS 또는 FBS 중의 10μL의 항-pLDH GNP 및 10μL의 공지된 농도의 pLDH로 이루어진 20μL의 샘플 용액을 시험관에서 30μL의 작동 완충제(0.2% BSA, 0.3% 폴리옥시에틸렌소르비탄 모모라우레이트(트윈 20), 0.1 M 트리스 완충제, pH 8)와 혼합했다. LFA 시험 스트립을 샘플 용액에 수직으로 삽입하였고, 이는 흡수 패드를 향해 상향으로 모세관 작용에 의해 스트립을 통해 위킹했다. 두 PBS 및 FBS 샘플로부터 시험 스트립의 이미지를 조절된 조명 환경에서 20분 후 촬영했다. To confirm the detection limit of pLDH with LFA alone, anti-pLDH GNP was added to the sample solution and allowed to bind to pLDH present in the sample to form a pLDH-GNP complex. 20 μL of a sample solution consisting of 10 μL of anti-pLDH GNP and 10 μL of known concentration of pLDH in PBS or FBS was added in vitro to 30 μL of working buffer (0.2% BSA, 0.3% polyoxyethylenesorbitan momoraurate (Tween 20)). , 0.1 M Tris buffer, pH 8). An LFA test strip was inserted vertically into the sample solution, which wicked through the strip by capillary action upward towards the absorbent pad. Images of test strips from both PBS and FBS samples were taken after 20 minutes in a controlled light environment.

3-D 종이 기반 LFA 및 ATPS에 의한 pLDH의 검출 Detection of pLDH by 3-D paper-based LFA and ATPS

LFA 시험 스트립의 설계는 3-D 종이 윅을 첨가하여 약간 변형시켰다. 구체적으로, 니트로셀룰로즈 멤브레인에 접속되어 있는 셀룰로즈 샘플은 5 × 20mm 유리 섬유 패드로 교체했다. 이 유리 섬유 패드의 상부에, 5 × 15 mm 유리 섬유 시트의 3개의 추가의 스트립을 총 4층의 유리 섬유 종이를 형성하기 위해 적층시켰다. 유리 섬유 층은 다음으로 포장했다: 스카치 테이프 접착제(3M, St. Paul, MN, USA). The design of the LFA test strip was slightly modified by the addition of a 3-D paper wick. Specifically, the cellulose sample connected to the nitrocellulose membrane was replaced with a 5 x 20 mm glass fiber pad. On top of this glass fiber pad, three additional strips of 5 x 15 mm glass fiber sheets were laminated to form a total of 4 layers of glass fiber paper. The glass fiber layer was wrapped with: Scotch tape adhesive (3M, St. Paul, MN, USA).

PBS 샘플 중 pLDH의 검출을 위해, 10μL의 항-pLDH GNP 및 공지된 농도의 pLDH를 함유하는 충분히 혼합된 1:9 용적비 ATPS 200μL를 시험관에 첨가했다. 용액은 용액이 혼탁해져 상 분리의 개시를 나타냄을 보장하고, GNP가 용액에서 pLDH를 포획하도록 하기 위해 25 ℃에서 5분 동안 배양했다. 이어서, 3-D 윅 변형 LFA 스트립을 혼합 ATPS에 배치하고, 유체가 흡수 패드를 향해 3-D 윅을 통해 통과하도록 했다. 생성되는 검출 영역의 이미지는 20분 후 포착했다. For detection of pLDH in PBS samples, 200 μL of well mixed 1:9 volume ratio ATPS containing 10 μL of anti-pLDH GNP and known concentration of pLDH was added to the test tube. The solution was incubated at 25 °C for 5 min to ensure that the solution became turbid, indicating the initiation of phase separation, and to allow GNPs to capture pLDH in solution. A 3-D wick modified LFA strip was then placed in the mixed ATPS and the fluid was allowed to pass through the 3-D wick towards the absorbent pad. An image of the resulting detection area was captured after 20 minutes.

FBS 샘플 중 pLDH의 검출은 200 μL의 혼합된 9:1 용적비 ATPS가 대신 제조되었다는 것을 제외하고, 매우 유사한 프로토콜을 따랐다. 배양 시간 및 라인을 개발한 시간을 포함하는 시험 조건은 PBS 샘플을 위한 조건과 일치했다. 검출 영역의 이미지는 또한 20분 후에 포착했다.Detection of pLDH in FBS samples followed a very similar protocol, except that 200 μL of mixed 9:1 volume ratio ATPS was prepared instead. Test conditions, including incubation time and line development time, were consistent with those for PBS samples. An image of the detection area was also captured after 20 min.

시험관에서 트리톤 X-114 ATPS 상 분리Triton X-114 ATPS phase separation in vitro

특정 온도 이상의 PBS의 용액에서, 트리톤 X-114 미셀 ATPS는 상부 미셀 결핍 상 및 하부 미셀 풍부 상을 형성한다. 용액에 존재하는 분자는 이들의 물리적 및 화학적 특징, 예를 들면, 소수성 및 크기에 기초하여 두 상 사이에서 분할한다. 친수성 BSA-GN은 나노입자와 미셀 풍부 상 중의 더 크고 더 풍부한 미셀 사이의 반발성 입체 배제된 용적 상호작용에 의해 큰 부분에서 구동된 미셀 결핍 상에서 극도로 분할되었다. 특이적 항체로 기능화된 나노입자는 표적 분자와 복합체를 형성할 수 있고, 이러한 복합체는 또한 미셀 결핍 상에서 극도로 분할된다. 이들의 표면 플라스몬 공명에 기인하여 체리색을 나타내는 비기능화 BSA-GN은 상 분리 후 생성되는 미셀 결핍 상을 가시화하기 위해 사용했다. 대조적으로, 브릴리언트 블루 FCF 염료는 작고, 소수성이고, 따라서 이는 미셀 풍부 상에서 극도로 분할되었다. 혼합된 ATPS 용액에 첨가한 경우, 블루 착색 염료는 상 분리 후 생성되는 미셀 풍부 상을 가시화하기 위해 사용했다. In a solution of PBS above a certain temperature, Triton X-114 micellar ATPS forms an upper micelle-depleted phase and a lower micelle-rich phase. Molecules present in solution partition between two phases based on their physical and chemical properties, such as hydrophobicity and size. The hydrophilic BSA-GN was extremely partitioned in the micellar-depleted phase driven in large part by repulsive steric excluded volume interactions between nanoparticles and larger, more abundant micelles in the micellar-rich phase. Nanoparticles functionalized with specific antibodies can form complexes with target molecules, which complexes are also highly cleaved on micellar depletion. Non-functionalized BSA-GN, which exhibits a cherry color due to their surface plasmon resonance, was used to visualize the micellar-deficient phase generated after phase separation. In contrast, the Brilliant Blue FCF dye is small and hydrophobic, and thus it is highly resolved in the micellar rich phase. When added to the mixed ATPS solution, a blue colored dye was used to visualize the micellar rich phase resulting after phase separation.

상 분리를 달성하기 위해 필요한 시간은 상이한 두 상 시스템 사이에서 변한다. 예를 들면, PEG-포스페이트 염 ATPS 상은 대부분 2-상 시스템에 대해 신속하게 분리되고, 트리톤 X-114 미셀 ATPS는 두 상 사이의 작은 밀도차 및 계면 장력에 기인하여 거시적 상 분리 평형을 달성하기에 충분히 더 긴 양의 시간을 필요로 한다. 상 분리 시간은 또한 더욱 극도의 용적비, 예를 들면, 1:9 또는 9:1로 증가시키는데, 이는 하나의상이 비례적으로 훨씬 작아지고, 그 상의 거시적 도메인은 합체 어려움을 경험한다. PBS 중의 1:9 용적비 ATPS의 이미지는 특정 시점에 25 ℃에서 촬영했고; 완전한 거시적 상 분리 평형은 약 8시간 후까지 달성되지 않았다(도 53a). 생성되는 미셀 결핍 상 용적은 총 용액 용적의 1/10인 것으로 측정되어 1:9 용적비를 확인했다.The time required to achieve phase separation varies between two different phase systems. For example, the PEG-phosphate salt ATPS phase separates rapidly for most two-phase systems, and the Triton X-114 micellar ATPS is difficult to achieve macroscopic phase separation equilibrium due to the small density difference and interfacial tension between the two phases. Requires a sufficiently long amount of time. Phase separation times also increase to more extreme volume ratios, eg 1:9 or 9:1, where one phase is proportionally much smaller and the macroscopic domains of that phase experience coalescence difficulties. Images of 1:9 volume ratio ATPS in PBS were taken at 25 °C at specific time points; Complete macroscopic phase separation equilibrium was not achieved until after about 8 hours ( FIG. 53A ). The resulting micellar-deficient phase volume was measured to be 1/10 of the total solution volume, confirming a 1:9 volume ratio.

트리톤 X-114 ATPS 상 분리를 향상시키기 위해 종이 멤브레인 사용Using Paper Membrane to Improve Triton X-114 ATPS Phase Separation

복수 층의 종이가 종이에서 상 분리를 향상시키기 위한 필수 요소임을 가정하였다. 따라서, 얇고 긴밀하게 결합된 종이 스트립의 복수 층으로 이루어진 "3-D 종이 윅"은 트리톤 X-114 ATPS의 상 분리 공정을 증가시키도록 설계되었다. 3-D 윅이 PBS 중의 혼합 ATPS 용액에 똑바로 배치될 때, 용액은 스트립까지 수직으로 유동했다. 거의 스트립의 첨가 직후에, GNP를 함유하는 미셀 결핍 상은 블루 착색 염료를 함유하는 느리게 이동하는 미셀 풍부 상에 앞서 신속하게 유동했다(도 53b). 분리는 약 30초 후 스트립의 3-D 윅 부분 내에서 이미 관찰되었고, 더 완전한 분리는 유체가 이미 윅을 떠난 후 180초(3분)에 나타났다는 것을 주의한다. It has been hypothesized that multiple layers of paper are essential for improving phase separation in paper. Therefore, a “3-D paper wick” consisting of multiple layers of thin, tightly bonded paper strips was designed to increase the phase separation process of Triton X-114 ATPS. When the 3-D wick was placed upright in the mixed ATPS solution in PBS, the solution flowed vertically up to the strip. Almost immediately after the addition of the strip, the micellar-poor phase containing GNPs flowed rapidly ahead of the slow-moving micellar-rich phase containing the blue colored dye ( FIG. 53B ). Note that separation was already observed within the 3-D wick portion of the strip after about 30 seconds, and a more complete separation appeared 180 seconds (3 minutes) after the fluid had already left the wick.

이러한 실험은, 윅의 추가의 층이 거시적 상 도메인의 합체를 보조하고 더 큰 용적이 소정의 시간에 종이를 통해 위킹되도록 하기 위해 유동 방향에 수직인 단면적의 증가 제공한다는 것을 나타낸다. 또한, 덜 점성인 미셀 결핍 도메인은 다공성 종이에서 더 신속하게 전방으로 이동하여 합체될 것으로 기대되는 반면, 미셀 풍부 도메인은 역으로 유지되고 이들의 큰 점도 및 종이 재료와의 잠재적인 유리한 상호작용에 기인하여 더 느리게 이동할 것으로 기대된다. 그 결과, 시험관에서 시간 순으로 발생되는 것으로 나타난 두 상의 거시적 분리는 단지 종이 멤브레인에서 겨우 몇 분 이내에 목격된다. 3-D 종이 윅의 추가의 이점은 더 큰 용적의 ATPS 용액의 처리이다. 일반적으로, 3D 윅 중의 층의 수는 큰 용적의 용액을 수용하기 위해 증가시킨다. 최적화된 인자는 스트립 길이, 너비 및 스트립의 수를 포함한다. 설계는 윅의 길이에 대해 완전한 상 분리를 달성하고, 윅을 떠나기 위해 주행하는 분리된 미셀 결핍 상에 필요한 길이를 최소화할 수 있었다. 이러한 종이 기반 구조는 분리시키기 위해 더욱 더 긴 시간을 필요로 하는 많은 다른 2-상 시스템을 향상시키기 위해 잠재적으로 사용될 수 있다. These experiments show that additional layers of wicks aid in coalescence of macroscopic phase domains and provide an increase in cross-sectional area perpendicular to the flow direction to allow a larger volume to wick through the paper at any given time. Furthermore, the less viscous micellar-deficient domains are expected to migrate and coalesce more rapidly forward in the porous paper, whereas the micellar-rich domains remain inverse and due to their large viscosity and potential beneficial interactions with the paper material. Therefore, it is expected to move more slowly. As a result, the macroscopic separation of the two phases, which has been shown to occur chronologically in vitro, is only observed in paper membranes within minutes. A further advantage of the 3-D paper wick is the handling of larger volumes of ATPS solution. In general, the number of layers in a 3D wick is increased to accommodate large volumes of solution. Optimized factors include strip length, width and number of strips. The design was able to achieve complete phase separation over the length of the wick and minimize the length required for the separated micellar depleted phase running to leave the wick. This paper-based structure could potentially be used to enhance many other two-phase systems that require even longer times to separate.

FBS에서 트리톤 X-114 ATPS 상 분리의 향상Enhancement of Triton X-114 ATPS Phase Separation in FBS

PBS 용액과 대조적으로, 대신 FBS 샘플에서 형성된 트리톤 X-114 ATPS는 상부 미셀 풍부 상 및 하부 미셀 결핍 상을 생성했다. 이는 FBS에서 발견된 추가의 단백질 및 염에 의해 초래된 밀도차에 기인할 수 있다. 대신 GNP가 하부 상에서 극도로 분할되기 때문에, 총 용적의 1/10 또는 환언하면, 9:1 용적비를 갖는 농축된 하부 상을 생성하기 위해 초기 트리톤 X-114 농도를 조정하는 것이 필요했다.In contrast to the PBS solution, instead, Triton X-114 ATPS formed in the FBS sample produced an upper micelle-rich phase and a lower micelle-depleted phase. This may be due to the density difference caused by the additional proteins and salts found in FBS. Instead, because the GNPs are extremely partitioned in the lower phase, it was necessary to adjust the initial Triton X-114 concentration to produce a concentrated lower phase with 1/10 of the total volume, or in other words, a 9:1 volume ratio.

두 상의 배향은 혈청에서 반전되기 때문에, 반전된 배향은 3-D 종이 윅에서 상 분리 효과를 결정하기 위해 연구했다. 사실, 3-D 윅이 FBS 중의 혼합 ATPS에 배치될 때, PBS 실험의 결과와 매우 유사한 결과가 관찰되었다. 따라서, 밀도차가 시험관에서 FBS 중의 미셀 결핍 상을 하부로 구동하지만, 미셀 결핍 상은 여전히 3-D 윅까지 유동하는 더 빠른 상이 잔류한다. 따라서, 미셀 결핍 상은 시험관 중의 상대적 상 밀도에 의해 결정된 상 배향과 무관하게 리딩 전면이다. 따라서, 더 점성인 미셀 풍부 상은 지속적으로 느리게 이동하고, 다공성 멤브레인에 의해 역으로 유지되어 점도 효과가 종이에 도입된 미셀 ATPS의 유동 거동에서 임의의 밀도 효과을 지배한다는 것을 나타낸다.Because the orientation of both phases is reversed in serum, the reversed orientation was studied to determine the effect of phase separation in 3-D paper wicks. In fact, when the 3-D wick was placed in mixed ATPS in FBS, results very similar to those of the PBS experiment were observed. Thus, although the density difference drives the micellar-deficient phase down in FBS in vitro, the micellar-deficient phase still leaves the faster phase flowing to the 3-D wick. Thus, the micellar-deficient phase is the leading front irrespective of the phase orientation determined by the relative phase density in vitro. Thus, the more viscous micellar-rich phase is consistently slow moving and is held inversely by the porous membrane, indicating that the viscosity effect dominates any density effect in the flow behavior of micellar ATPS introduced into the paper.

PBS에서 pLDH의 LFA 기반 검출의 개선Improvement of LFA-based detection of pLDH in PBS

농축된 GNP를 함유하는 미셀 결핍 상이 3-D 종이 윅을 떠날 때 리딩 전면에서 유동하기 때문에, 윅은 LFA 종이 스트립의 니트로셀룰로즈 기반 검출 영역의 상류에 부착시켰다. 그렇게 하면 농축 단계에서 검출 단계로 원활하게 전이되게 했고, 주사기 추출의 필요성을 제거했다. 통합된 종이 기반 진단 스트립을 위한 설계는 다음에 도시된다: 도 54a. 유리 섬유 종이 스트립의 복수 층으로 이루어진 3-D 윅(농축 영역)은 고정된 대조군 및 시험 라인(검출 영역)을 갖는 니트로셀룰로즈 멤브레인에 접속된 다음, 이를 유체 유동을 구동시키기 위해 싱크로서 사용된 흡수 패드에 접속된다. 모든 성분은 접착제 배면에 고정시키고, 3-D 윅은 혼탁한 ATPS 용액에 수직으로 침지시킨다. Since the micellar-deficient phase containing the enriched GNP flows in front of the reading as the 3-D paper leaves the wick, the wick was attached upstream of the nitrocellulose-based detection region of the LFA paper strip. Doing so allowed a smooth transition from the concentration step to the detection step and eliminated the need for syringe extraction. The design for the integrated paper-based diagnostic strip is shown in FIG . 54A . A 3-D wick (concentrated region) made up of multiple layers of glass fiber paper strips was connected to a nitrocellulose membrane with fixed control and test lines (detection region), which were then used as sinks to drive fluid flow and absorbent. connected to the pad. All components were fixed to the adhesive backing, and the 3-D wick was vertically immersed in the turbid ATPS solution.

pLDH 검출 시험에서, 브릴리언트 블루 FCF 염료는 더 이상 사용되지 않았고, 기능화 항-pLDH GNP를 BSA-GN 대신 사용했다. 항-pLDH GNP는 BSA-GN과 매우 유사한 분할 거동을 나타내지만, pLDH를 포획하고 LFA에서 비색 지시제로서 기능할 수 있다. In the pLDH detection test, brilliant blue FCF dye was no longer used, and functionalized anti-pLDH GNP was used instead of BSA-GN. Anti-pLDH GNPs exhibit a cleavage behavior very similar to BSA-GNs, but can trap pLDH and function as a colorimetric indicator in LFA.

먼저, ATPS 및 3-D 종이 윅을 도입하지 않은 LFA-단독 대조군에 대한 검출 한계는 20μL의 총 샘플 용적을 사용하여 동정하였다. LFA-단독 대조군이 10ng μL-1에서 pLDH를 성공적으로 검출할 수 있었지만, 1ng μL-1에서 pLDH를 성공적으로 검출할 수 없었기 때문에, 이의 검출 한계는 10ng μL-1인 것으로 결정되었다. 저농도의 pLDH를 검출함으로써 검출 한계의 개선을 나타내기 위해, LFA-단독 대조군에 사용된 동일 수의 GNP를 저농도의 pLDH를 함유하는 용액의 총 용적을 증가시킴으로써 동일 수의 pLDH 분자에 노출시켰다. 용적 증가가 전형적으로 GNP를 희석시키고, 소정의 기간에 검출 영역으로 들어오는 GNP 양의 축소를 유도하기 때문에, ATPS 및 3-D 윅의 첨가는 GNP를 리딩 전면에서 작은 용적으로 농축시킬 것으로 기대된다. 효과적으로, GNP는 저농도에서 동일량의 pLDH에 노출되지만, 이어서 LFA-단독 대조군에 의해 처리된 것과 유사한 용적으로 농축된다. GNP를 10배로 농축시킬 것으로 기대된 1:9 ATPS를 사용할 경우, 총 샘플 용적은 LFA-단독 대조군과 비교할 경우, 검출 영역에 동일량의 GNP가 들어오는 것을 보장하기 위해 10배(200μL로) 증가시켰다. First, detection limits for the LFA-only control without ATPS and 3-D paper wicks were identified using a total sample volume of 20 μL. Since the LFA-only control was able to successfully detect pLDH at 10 ng μL −1 but could not successfully detect pLDH at 1 ng μL −1 , its detection limit was determined to be 10 ng μL −1 . To show improvement of the detection limit by detecting low concentrations of pLDH, the same number of GNPs used in the LFA-only control were exposed to the same number of pLDH molecules by increasing the total volume of the solution containing the low concentration of pLDH. Addition of ATPS and 3-D wick is expected to concentrate GNPs to a small volume in front of the readings, as volume increase typically dilutes GNPs and leads to a reduction in the amount of GNPs entering the detection region in a given period of time. Effectively, GNPs are exposed to the same amount of pLDH at a low concentration, but then concentrated to a volume similar to that treated with the LFA-only control. When using 1:9 ATPS, which was expected to enrich the GNPs 10-fold, the total sample volume was increased 10-fold (to 200 μL) to ensure that the same amount of GNP entered the detection area when compared to the LFA-only control. .

도 54b는 용액에 pLDH를 함유하지 않는 음성 대조군 시험에서 변형된 LFA 장치의 사용을 입증한다. 변형된 LFA 스트립은 PBS 중의 항-pLDH GNP를 함유하는 ATPS 용액에 침지되는 경우, GNP는 60초 마크에서 암적색 색상에 의해 입증된 바와 같이 3-D 윅 세그먼트 중의 용액의 리등 전면에서 신속하게 농축된다. 용액은 추가의 작동 완충제를 사용하지 않고 니트로셀룰로즈 멤브레인을 교차하여 용이하게 유동했다. GNP는 신속하게 검출 영역에 도달한 반면, 용액의 대부분은 종이 윅에 잔류했다. 가시 밴드는 20분 이내에 대조군 및 시험 라인 영역 모두에서 나타나서 유효한 음성 시험을 나타낸다. 54B demonstrates the use of a modified LFA device in a negative control test that does not contain pLDH in solution. When the modified LFA strips are immersed in an ATPS solution containing anti-pLDH GNPs in PBS, the GNPs are rapidly concentrated in front of the solution in the 3-D wick segment as evidenced by the dark red color at the 60 sec mark. . The solution flowed readily across the nitrocellulose membrane without the use of additional working buffer. The GNP reached the detection area quickly, while most of the solution remained in the paper wick. A visible band appeared in both control and test line regions within 20 minutes, indicating a valid negative test.

유효한 음성 시험이 확인되면, pLDH 농도를 1:9 용적비 용액에서 통합된 장치의 검출 한계를 결정하기 위해 변화시켰다. 이러한 실험 결과는, 통상적인 LFA가 (진정한 양성 결과를 생성하는) 10ng μL-1의 농도에서 pLDH를 검출하는 반면, 트리톤 X-114 ATPS와 LFA를 통합하는 진단 스트립은 1.0ng μL-1에서 pLDH를 검출할 수 있었고, 이는 검출 한계의 10배 개선이다(도 55). Once a valid negative test was identified, the pLDH concentration was changed to determine the detection limit of the integrated device in a 1:9 volume ratio solution. These experimental results show that conventional LFA detects pLDH at a concentration of 10 ng μL −1 (which produces a truly positive result), whereas a diagnostic strip incorporating Triton X-114 ATPS and LFA pLDH at 1.0 ng μL −1 could be detected, which is a 10-fold improvement over the detection limit ( FIG. 55 ).

FBS에서 pLDH의 LFA 기반 검출의 개선Improvement of LFA-based detection of pLDH in FBS

이러한 실험은 9:1 용적비를 생성하기 위해 변형된 작동 조건을 사용하여 FBS 샘플에서 반복했다. 다시 한번, 3-D 종이 기반 진단 장치는 1.0ng/μL에서 FBS 중의 pLDH를 성공적으로 검출함으로써 10배 검출 한계 개선을 입증한 반면, LFA-단독 대조군은 1.0ng/μL가 아니라 10ng/μL에서 FBS 중의 pLDH를 성공적으로 검출했다(도 56). FBS 샘플에서 통합된 종이 기반 장치를 사용하는 실험은 니트로셀룰로즈 기반 검출 영역을 통해더 느린 유체 유동을 입증했다. 이는 트리톤 X-114의 큰 초기 농도 및 샘플의 전체 점도를 증가시킨 다른 혈청 성분의 존재에 기인할 가능성이 있었다. 대조군 및 시험 라인 신호가 20분 이내에 완전히 개발되었지만(도 56), 10여분의 분이 제공되는 경우에만 전체 미셀 결핍 상은 검출 영역을 지나 유동하여 배경 소음의 감소를 유도한다(도 81). PBS에서 상기 시험의 경우와 마찬가지로, FBS에서 모든 시험은 완충제에서 임의의 사전 희석, 추출 단계 또는 유동을 보조하기 위한 작동 완충제 첨가를 필요로 하지 않았다. These experiments were repeated on FBS samples using modified operating conditions to produce a 9:1 volume ratio. Once again, the 3-D paper-based diagnostic device demonstrated a 10-fold limit of detection improvement by successfully detecting pLDH in FBS at 1.0 ng/μL, whereas the LFA-only control was FBS at 10 ng/μL rather than 1.0 ng/μL. pLDH was successfully detected ( FIG. 56 ). Experiments using integrated paper-based devices in FBS samples demonstrated slower fluid flow through the nitrocellulose-based detection zone. This was likely due to the large initial concentration of Triton X-114 and the presence of other serum components that increased the overall viscosity of the sample. Although control and test line signals were fully developed within 20 min ( FIG. 56 ), only when an extra 10 min was given, the entire micelle-deficient phase flows past the detection area, leading to a reduction in background noise ( FIG. 81 ). As in the case of the above tests in PBS, all tests in FBS did not require any prior dilution in buffer, extraction step or addition of working buffer to aid flow.

혈청에서 말라리아 pLDH이 LFA 검출의 개선을 입증함으로써, 장치는 잠재적으로 말라리아 신속 진단 시험 (RDT)의 현재 상태를 개선시키기 위해 사용될 수 있다. 말라리아 RDT의 증가하는 생산 및 사용에도 불구하고, 그들은 대부분의 경우 결과를 확인하기 위해 혈액 필름 현미경과 같은 추가의 방법과 함께 사용될 필요가 있다. 제한된 감도 및 사용 용이성의 변동은 LFA가 원격 말라리아-영향 받는 설정에서 신뢰가능한 독립적인 분석으로서 사용되는 것을 방지하는 두 가지 인자이다. 통합된 종이 기반 장치는 이러한 두 문제를 처리할 가능성을 갖는다. 장치의 통합된 농도 성분은 상당한 감도 개선을 가능하게 한다. 또한, 이러한 RDT 중 다수가 샘플 완충제에서 희석 및 유체 유동을 보조하기 위한 작동 완충제의사용을 필요로 하기 때문에, 이 진단 장치는 이러한 단계를 제거함으로써 사용자 편의 개선을 입증한다.By demonstrating that malaria pLDH improves LFA detection in serum, the device could potentially be used to improve the current state of the malaria rapid diagnostic test (RDT). Despite the increasing production and use of malaria RDTs, they in most cases need to be used in conjunction with additional methods such as blood film microscopy to confirm results. Limited sensitivity and variability in ease of use are two factors that prevent LFA from being used as a reliable independent assay in remote malaria-affected settings. Integrated paper-based devices have the potential to address these two issues. The integrated concentration component of the device allows for significant sensitivity improvements. Furthermore, since many of these RDTs require the use of working buffers to aid in dilution and fluid flow in the sample buffer, this diagnostic device demonstrates an improvement in user convenience by eliminating this step.

실시예 7. LFA 종이 의 비교Example 7. Comparison of LFA Paper

점도는 상이 리딩 전면에서 나타나는 것을 결정하는데 역할을 할 수 있다. Viscosity can play a role in determining what phase appears in front of the reading.

ATPS 성분과 종이 재료 사이의 상호작용(소수성, 배제된-용적, 정전)은 상이 리딩 전면에서 나타나는 것을 결정하는데 역할을 할 수 있다(유리 섬유 상에서, PPG 풍부 상은 PPG/염 ATPS에서 주도하는 반면, PEG 풍부 상은 PEG/염 ATPS에서 지연되고; PPG는 PEG보다 더 소수성이다).Interactions between ATPS components and the paper material (hydrophobicity, excluded-volume, electrostatic) may play a role in determining which phases appear in the reading front (on glass fibers, the PPG rich phase is dominated by PPG/salt ATPS, whereas The PEG rich phase is delayed in PEG/salt ATPS; PPG is more hydrophobic than PEG).

종이 상의 상이한 ATPS는 종이가 상 분리 공정을 향상시키는 방법을 처리하기 위해 조사했다. 먼저, 상 분리가 종이에서 관찰되었는지를 결정했다. 그렇다면, 리딩 전면에서 나타난 상이 주시되었다. 리딩 전면은 LFA 중의 시험 라인에 도달하는 상에 상응하기 때문에, 농축된 표적 분자 및 나노프로브를 함유하는 이 상을 갖는 것이 바람직하다.Different ATPS on paper were investigated to address how the paper improved the phase separation process. First, it was determined whether phase separation was observed in the paper. If so, the image that appeared in front of the reading was observed. Since the reading front corresponds to the phase reaching the test line in LFA, it is desirable to have a phase containing the target molecule and nanoprobes enriched.

표 6. ATPS 시스템과 LFA 종이 유형의 조합Table 6. Combinations of ATPS systems and LFA paper types

Figure 112016106530219-pct00018
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종이에서 상 분리는 상이한 ATPS에 따라 달라졌다(: PEG/염 vs. PPG/염). In paper, phase separation depended on different ATPSs ( eg PEG/salt vs. PPG/salt).

상이한 종이 재료는 상 분리 거동을 변화시켰다(: 유리 섬유 vs. 셀룰로즈 중의 PEG/염).Different paper materials changed the phase separation behavior ( eg glass fiber vs. PEG/salt in cellulose).

일부 경우에, 더 점성인 상은 뒤에 지연되었다(예를 들면, 유리 섬유 재료의 경우, 더점성인 PEG 풍부 상은 PEG/염 시스템을 위해 지연되는 반면, 더 점성인 덱스트란 풍부 상은 PEG/덱스트란 시스템을 위해 지연된다). 그러나, 이것은 항상 그렇지는 않았다.In some cases, the more viscous phase was delayed ( e.g. , for glass fiber materials, the more viscous PEG-rich phase was delayed for the PEG/salt system, whereas the more viscous dextran-rich phase was delayed for the PEG/dextran system). delayed for). However, this was not always the case.

이 실시예에서, ATPS 중의 중합체를 농도를 변경하면, 상이 주도하는 순서를 변경하는 것으로 보이지 않았다.In this example, changing the concentration of polymers in ATPS did not appear to alter the order in which the phases dominate.

이 실시예에서, 중력은 종이 위에서 유동하는 상의 순서를 변경하는 것으로 보이지 않았다(예를 들면, 염 풍부 상은 그것이 튜브에서 상 분리할 때 PEG/염 ATPS 중의 하부 상이지만, 염 풍부 상은 종이가 수직으로 또는 수평으로 배향되는지와는 관계 없이 유리 섬유 상에서 리딩 전면일 것이다).In this example, gravity did not appear to alter the order of the flowing phases on the paper ( e.g. , the salt rich phase was the lower phase in PEG/salt ATPS when it phase separated in the tube, whereas the salt rich phase was or it will be the leading front on the glass fiber, regardless of whether it is oriented horizontally).

종이가 ATPS의 상 분리를 촉진시키고 향상시키는 방법을 조사하기 위해, 동일한 유형의 ATPS(PEG/염)를 상이한 유형의 종이에 적용했다. 상이한 결과가 관찰되었다.To investigate how the paper promotes and enhances the phase separation of ATPS, the same type of ATPS (PEG/salt) was applied to different types of paper. Different results were observed.

관찰 observe

충분히 혼합된 ATPS를 다양한 유형의 종이에 적용하면 유사한 결과가 수득되지 않았다는 것이 관찰되었다. 대신, 상 분리 속도는 상 분리 정도와 같이 크게 변했다. 더욱 놀랍게도, 특정 종이 유형은 상이 리딩 유체에 등장하는 순서를 전환할 수 있었다. 다음을 참조한다: 도. 58 및 결과를 위해 표 7.It was observed that applying sufficiently mixed ATPS to various types of paper did not yield similar results. Instead, the rate of phase separation varied significantly as well as the degree of phase separation. More surprisingly, certain paper types were able to reverse the order in which the phases appeared in the reading fluid. See also Fig. 58 and Table 7.

표 7. ATPS & LFA의 조합 Table 7. Combinations of ATPS & LFA

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실시예 8. LFA 종이 제조를 위한 일부 방법Example 8. Some Methods for Making LFA Paper

용매 중의 공지된 농도의 용질을 (대략 1-2mm의 높이를 갖는 유리 섬유 종이) 1cm2당 (용매) 40uL의 값으로 마이크로피펫에 의해 종이에 첨가했다. 액적은 종이에 대해 균일하게 분포된 지점에서 첨가했다. 첨가 후, 종이는 종이 내에 유체를 균일하게 분포시키는 것을 보조하기 위해 (피펫 팁을 사용하여) 원통형 물체에 부드럽게 롤링했다.A known concentration of solute in solvent was added to the paper by micropipette at a value of 40 uL (solvent) per cm 2 (glass fiber paper with a height of approximately 1-2 mm). Droplets were added at points evenly distributed over the paper. After addition, the paper was gently rolled (using a pipette tip) into a cylindrical object to help distribute the fluid evenly within the paper.

용액은, 액적을 형성하는 비-흡수성 표면(: 폴리-프로필렌)에 피펫팅했다. 종이 세그먼트는 종이 세그먼트의 지점, 가장자리 또는 표면에서 액적과 접촉시켰다. 이 방법은 탈수의 독특한 특정 설계를 제조하는 데 유용하다. 이러한 설계의 예는 다음을 참조한다: 도 59a-d.
The solution is pipetted onto a non-absorbent surface ( eg poly-propylene) that forms droplets. The paper segment was contacted with the droplet at a point, edge or surface of the paper segment. This method is useful for making unique specific designs of dewatering. For an example of such a design, see FIGS . 59A-D.

실시예 9. Example 9. PEG 풍부 상을 갖는 혈액 샘플을 LFA 종이에 적용 Applying a blood sample with a PEG-rich phase to LFA paper

제1 실험은 ATPS의 두 상이 전방으로 유동하는 것을 가능하게 하도록 종이의 막힘 없이 혈액 샘플을 다시 유지할 수 있는 종이를 발견하기 위해 수행했다. 하기 실험이 성공적으로 수행되었고, 이는 적혈구 세포를 여과하는데 사용된 MF1 종이를 사용한ATPS 농축 시스템의 통합을 가능하게 했다.A first experiment was performed to find a paper that could hold a blood sample back without clogging the paper to allow the two phases of ATPS to flow forward. The following experiments were successfully performed, which made it possible to integrate an ATPS enrichment system using MF1 paper used to filter red blood cells.

1:1 PEG-염 용액을 제조했다. 상부 PEG 풍부 상을 제거했다. PEG 풍부 상은 전체 혈액 샘플과 함께 여과지 스트립 상에 적용했다.A 1:1 PEG-salt solution was prepared. The upper PEG rich phase was removed. The PEG rich phase was applied onto filter paper strips along with whole blood samples.

PEG 풍부 상은 여전히 여과지를 통해 이동할 수 있었다. 혈액은 여과지를 응고시키지 않는다. MF1은 ATPS에 유일하게 적합했다. 다음을 참조한다: 도. 71. The PEG rich phase was still able to migrate through the filter paper. Blood does not clot the filter paper. MF1 was uniquely suited to ATPS. See also Fig. 71.

적혈구 세포를 여과시킬 수 없거나 ATPS 상이 통과할 수 없는 다른 종이 유형을 조사했다. LF1 및 S17에서, 혈액은 여과되지 않았다. MF1에서, 혈액은 여과되었지만, 유동은 느렸다. 다음을 참조한다: 도. 72.Other paper types that cannot filter red blood cells or pass the ATPS phase were investigated. In LF1 and S17, blood was not filtered. In MF1, blood was filtered, but the flow was slow. See also Fig. 72 .

제2 실험은, 혈액 세포를 다시 유지하면서, 상 분리 및 종의 위의 혈장의 농축을 가능하게 하는 종이 구성 및 유형을 수득하기 위해 수행했다. 하기는, ATPS 상을 통과시키면서, 적혈구 세포를 여과하는 3D 종이 웰 설계의 능력에 대한 2가지 증명이다.A second experiment was performed to obtain a species composition and type that allowed phase separation and enrichment of plasma in the species' stomach, while retaining blood cells again. Below are two demonstrations of the ability of the 3D paper well design to filter red blood cells while passing through the ATPS phase.

먼저, PEG-염 ATPS를 갖는 혈액 샘플을 3-D 종이 웰을 갖는 종이에 적용했다. 9:1 PEG-염 ATPS를 제조하고, 소용적의 전체 혈액 샘플을 PEG-염 용액에 도입했다. 유동 스트립은 개시 시점에서 상이한 양의 종이 성분을 갖는 3-D 종이 웰로 제조했다. 블루 염료를 PEG 풍부 상을 가시화하기 위해 사용하고, 액체가 스트립을 위킹했는지를 확인한다. 이제 전체 혈액 샘플을 함유하는 PEG-염 용액을 3-D 웰에 적용했다. 분리 및 농도를 관찰했다.First, blood samples with PEG-salt ATPS were applied to paper with 3-D paper wells. A 9:1 PEG-salt ATPS was prepared and a small volume of whole blood sample was introduced into the PEG-salt solution. Flow strips were prepared with 3-D paper wells with different amounts of paper components at the time of initiation. A blue dye is used to visualize the PEG-rich phase and ensure that the liquid has wicked the strip. The PEG-salt solution, now containing the whole blood sample, was applied to the 3-D wells. Separation and concentration were observed.

블루 액체 전면은 전방으로 유동하는 것으로 관찰되었다. 혈액은 3-D 웰에서 뒤에 잔류했다. 다음을 참조한다: 도. 73.The blue liquid front was observed to flow forward. Blood was left behind in the 3-D wells. See also Fig. 73 .

둘째, PEG-염 ATPS를 갖는 혈액 샘플은 3-D 종이 웰을 갖는 여과지에 적용했다. 9:1 PEG-염 ATPS을 제조하고, 소용적의 전체 혈액 샘플을 PEG-염 용액에 도입했다. 블루 염료는 PEG 풍부 상을 가시화하기 위해 사용했다. 금 나노입자는 염 풍부 상을 가시화하기 위해 사용했다. 이제 전체 혈액 샘플을 함유하는 PEG-염 용액을 3-D 웰에 적용하고, 분리 및 농도를 관찰했다. Second, blood samples with PEG-salt ATPS were applied to filter paper with 3-D paper wells. A 9:1 PEG-salt ATPS was prepared and a small volume of whole blood sample was introduced into the PEG-salt solution. Blue dye was used to visualize the PEG rich phase. Gold nanoparticles were used to visualize the salt rich phase. The PEG-salt solution, now containing the whole blood sample, was applied to the 3-D wells and the separation and concentration were observed.

PBS가 금 나노입자 대신에 첨가된 조건을 또한 수행했다.Conditions in which PBS was added instead of gold nanoparticles were also performed.

블루 액체 전면은 웰을 통해 위킹하는 것으로 관찰되었다. 적혈구 세포 체류 이외에 상 분리를 시사하는 대조군 스트립과 비교하여 ATPS 스트립에서 보다뚜렷한 블루 상이 존재했다. 다음을 참조한다: 도. 74.A blue liquid front was observed wicking through the well. In addition to red blood cell retention, there was a more pronounced blue phase in the ATPS strips compared to the control strips suggesting phase separation. See also Fig. 74 .

샘플을 ATPS 성분과 접촉시키고 표적을 리딩 유체에서 농축시키기 전에 혈액 세포가 여과되도록 하는 구성이 바람직했다. 이러한 대체 구성은 적혈구 세포가 상 분리 거동에 영향을 미치는 시나리오에 유용할 것이다. 이러한 목적으로 성공적인 한 가지 실험 설정은 3-D 종이 웰 내에서 여과 및 농축 종이 유형을 층상화하는 것이다. 혈액은 PEG 상을 먼저 전송하면서 다시 유지된다는 것이 관찰되었다. 다음을 참조한다: 도. 75. A configuration was preferred such that the blood cells were filtered prior to contacting the sample with the ATPS component and concentrating the target in the reading fluid. This alternative configuration would be useful in scenarios where red blood cells affect the phase separation behavior. One experimental setup that has been successful for this purpose is to stratify filtered and concentrated paper types within 3-D paper wells. It was observed that blood is retained again by transferring the PEG phase first. See also Fig. 75 .

실시예 10. 클라미디아 트라코마티스 의 ATPS-LFA 검출 Example 10. Chlamydia ATPS-LFA detection in trachomatis

ATPS 및 LFA는, 수득된 면봉 샘플의 저장에 사용되는 바이러스 수송 배지의 용액에서 클라미디아 트라코마티스를 검출하기 위해 사용된 단일 종이-기반 진단 장치에 도입했다. ATPS and LFA were introduced into a single paper-based diagnostic device used to detect Chlamydia trachomatis in a solution of virus transport medium used for storage of the obtained swab samples.

항-씨. 트라코마티스 DGNP의 제조Hang-Mr. Preparation of Trachomatis DGNP

1mL 덱스트란-코팅된 금 나노입자(DGNP) 용액의 pH는 먼저 1.5N NaOH를 사용하여 pH 9로 조정했다. 이어서, 16μg의 마우스 모노클로날 클라미디아 트라코마티스 항체를 콜로이드성 금 용액에 첨가하고, 진탕기 상에서 30분 동안 혼합했다. 콜로이드성 금 나노입자의 표면에 다른 단백질의 비특이적 결합을 방지하기 위해, 200μL의 10% w/v 소 혈청 알부민 (BSA) 용액을 혼합물에 첨가하고, 진탕기 상에서 20분 동안 혼합했다. 유리 비결합된 항체를 제거하기 위해, 혼합물을 30분 동안 4°C 및 9,000 rpm에서 원심분리한 다음, DGNP의 펠렛을 200μL의 1% w/v BSA 용액에 재현탁시켰다. 원심분리 및 재현탁 단계는 2회 더 반복하고, 제3 원심분리 후, DGNP의 펠렛을 pH 9.0에서 100μL의 0.1M 붕산나트륨 완충제에 재현탁시켰다.The pH of the 1 mL dextran-coated gold nanoparticles (DGNP) solution was first adjusted to pH 9 using 1.5N NaOH. Then 16 μg of mouse monoclonal Chlamydia trachomatis antibody was added to the colloidal gold solution and mixed on a shaker for 30 minutes. To prevent non-specific binding of other proteins to the surface of colloidal gold nanoparticles, 200 μL of 10% w/v bovine serum albumin (BSA) solution was added to the mixture and mixed on a shaker for 20 minutes. To remove free unbound antibody, the mixture was centrifuged at 4 °C and 9,000 rpm for 30 min, then the pellet of DGNP was resuspended in 200 µL of 1% w/v BSA solution. The centrifugation and resuspension steps were repeated two more times, and after the third centrifugation, the pellet of DGNP was resuspended in 100 μL of 0.1M sodium borate buffer at pH 9.0.

LFA를 사용한 검출Detection using LFA

샌드위치 검정 포맷을 사용한 LFA 시험 스트립은 본 발명자들의 이전 연구와 유사한 방식으로 조립했다. 이러한 포맷에서, 고정된 클라미디아 트라코마티스 항체는 시험 라인을 구성했고, 제1 클라미디아 트라코마티스 항체에 특이적인 고정된 제2 항체는 대조군 라인을 구성했다. LFA test strips using the sandwich assay format were assembled in a manner similar to our previous work. In this format, an immobilized Chlamydia trachomatis antibody constituted a test line and an immobilized second antibody specific for a first Chlamydia trachomatis antibody constituted a control line.

LFA를 사용한 씨. 트라코마티스의 검출 한계를 확인하기 위해, DGNP를 샘플 용액에 첨가하고, 샘플에 존재하는 씨. 트라코마티스를 결합하게 했다. 샘플 용액은 DGNP로 이루어져 있고, 바이러스 수송 배지(BD, Franklin Lakes, NJ) 중의 공지된 농도의 씨. 트라코마티스를 시험관에서 혼합했다. LFA 시험 스트립을 샘플 용액에 수직으로 삽입하였고, 이는 흡수 패드를 향해 상향으로 모세관 작용에 의해 스트립을 통해 위킹했다. PBS 및 FBS 샘플 둘 다로부터 시험 스트립의 이미지는 조절된 조명 환경에서 10분 후에 촬영했다. Seeds using LFA. To confirm the detection limit of trachomatis , DGNP was added to the sample solution and C. present in the sample . Trachomatis was combined. The sample solution consisted of DGNP and a known concentration of seed in virus transport medium (BD, Franklin Lakes, NJ). Trachomatis was mixed in vitro. An LFA test strip was inserted vertically into the sample solution, which wicked through the strip by capillary action upward towards the absorbent pad. Images of test strips from both PBS and FBS samples were taken after 10 minutes in a controlled light environment.

씨. 트라코마티스 항원은 바이러스 수송 배지의 용액에서 검출되었다. 다음을 참조한다: . 76. 사용된 접합체는 씨. 트라코마티스 항원 상의 지다당류(LPS)에 대해 특이적 항체와 함께 덱스트란-코팅된 금 나노프로브(DGNP)였다. 통상의 LFA 샌드위치 포맷을 사용하여, 설정의 검출 한계는 대략 10 μg/mL인 것으로 결정되었다. 후속 단계는 적합한 ATPS를 사용하여 바이오마커를 농축시키고, 농축된 샘플을 LFA에 적용하고, 통합된 시스템의 검출 한계를 확립하는 것일 수 있다. Seed. Trachomatis antigen was detected in solution of virus transport medium. See also FIG . 76 . The conjugate used was C. Dextran-coated gold nanoprobes (DGNPs) with antibodies specific for lipopolysaccharide (LPS) on trachomatis antigen. Using the conventional LFA sandwich format, the detection limit of the setup was determined to be approximately 10 μg/mL. Subsequent steps may be to enrich the biomarker using suitable ATPS, apply the enriched sample to LFA, and establish the detection limits of the integrated system.

PBS에서 씨. 트라코마티스 항원의 검출 한계는 또한 동일한 LFA 설정을 사용하여 10 μg/mL인 것으로 결정되었다. Seed in PBS. The detection limit of the trachomatis antigen was also determined to be 10 μg/mL using the same LFA settings.

Abcam의 항-MOMP 항체와 복합체화된 DGNP를 사용한 항원의 검출이 또한 시험되었다. 이들은 PBS 또는 VTM 용액에서 항체를 성공적으로 검출하는 것으로 나타나지 않았고, 따라서 무시되었다. Detection of antigen using DGNP complexed with Abcam's anti-MOMP antibody was also tested. They did not appear to successfully detect antibodies in PBS or VTM solutions and were therefore ignored.

실시예 11. Example 11. 스트렙토코쿠스 뮤탄스의 ATPS-LFA 검출ATPS-LFA detection of Streptococcus mutans

ATPS 및 LFA는, 충치(구멍)를 유도할 수 있는 우성 세균인 스트렙토코쿠스 뮤탄스를 검출하기 위해 사용된 단일 종이-기반 진단 장치에 도입했다.ATPS and LFA are the dominant bacteria that can induce caries (cavities), Streptococcus introduced into a single paper-based diagnostic device used to detect mutans .

항-에스. 뮤탄스 DGNP의 제조anti-S. Preparation of mutans DGNP

1mL 덱스트란-코팅된 금 나노입자(DGNP) 용액의 pH는 먼저 1.5N NaOH를 사용하여 pH 9로 조정했다. 이어서, 16μg의 마우스 모노클로날 에스 . 뮤탄스 항체를 금 용액에 첨가하고, 진탕기 상에서 30분 동안 혼합했다. 콜로이드성 금 나노입자의 표면에 다른 단백질의 비특이적 결합을 방지하기 위해, 200μL의 10% w/v 소 혈청 알부민 (BSA) 용액을 혼합물에 첨가하고, 진탕기 상에서 20분 동안 혼합했다. 유리 비결합된 항체를 제거하기 위해, 혼합물을 30분 동안 4°C 및 9,000 rpm에서 원심분리한 다음, DGNP의 펠렛을 200μL의 1% w/v BSA 용액에 재현탁시켰다. 원심분리 및 재현탁 단계는 2회 더 반복하고, 제3 원심분리 후, DGNP의 펠렛을 pH 9.0에서 100μL의 0.1M 붕산나트륨 완충제에 재현탁시켰다.The pH of the 1 mL dextran-coated gold nanoparticles (DGNP) solution was first adjusted to pH 9 using 1.5N NaOH. Then , 16 μg of mouse monoclonal S. Mutans antibody was added to the gold solution and mixed on a shaker for 30 minutes. To prevent non-specific binding of other proteins to the surface of colloidal gold nanoparticles, 200 μL of 10% w/v bovine serum albumin (BSA) solution was added to the mixture and mixed on a shaker for 20 minutes. To remove free unbound antibody, the mixture was centrifuged at 4 °C and 9,000 rpm for 30 min, then the pellet of DGNP was resuspended in 200 µL of 1% w/v BSA solution. The centrifugation and resuspension steps were repeated two more times, and after the third centrifugation, the pellet of DGNP was resuspended in 100 μL of 0.1M sodium borate buffer at pH 9.0.

LFA를 사용한 검출Detection using LFA

샌드위치 검정 포맷을 사용한 LFA 시험 스트립은 본 발명자들의 이전 연구와 유사한 방식으로 조립했다. 이 포맷에서, 고정된 에스. 뮤탄스 항체는 시험 라인을 구성했고, 1차 항체에 특이적인 고정된 2차 항체는 대조군 라인을 구성했다. LFA test strips using the sandwich assay format were assembled in a manner similar to our previous work. In this format, the fixed S. The mutans antibody constituted the test line, and the immobilized secondary antibody specific for the primary antibody constituted the control line.

LFA를 사용한 에스 . 뮤탄스의 검출 한계를 확인하기 위해, DGNP를 샘플 용액에 첨가하고, 샘플에 존재하는 에스 . 뮤탄스에 결합하게 했다. 샘플 용액은 DGNP로 구성되고, 공지된 농도의 에스 . 뮤탄스를 시험관에서 혼합했다. LFA 시험 스트립을 샘플 용액에 수직으로 삽입하였고, 이는 흡수 패드를 향해 상향으로 모세관 작용에 의해 스트립을 통해 위킹했다. 시험 스트립의 이미지는 조절된 조명 환경에서 10분 후에 촬영했다. S. using LFA . To confirm the detection limit of mutans , DGNP was added to the sample solution , and S. to bind to mutans . The sample solution consists of DGNP and contains known concentrations of S. mutans were mixed in vitro. An LFA test strip was inserted vertically into the sample solution, which wicked through the strip by capillary action upward towards the absorbent pad. Images of the test strips were taken after 10 minutes in a controlled lighting environment.

ATPS와 함께 LFA를 사용한 검출Detection using LFA with ATPS

1:9 트리톤 X-114 미셀 ATPS 샘플 용액을 제조하였고, 이는 공지된 농도의 에스. 뮤탄스로 구성되어 있다. ATPS 샘플 용액을 8시간 동안 25 ℃에서 배양하여 상 분리가 발생하도록 하였다. 농축된 에스. 뮤탄스를 함유하는 상부 미셀 결핍 상을 추출하고, 항-에스 . 뮤탄스 DGNP와 함께 배양했다. LFA 시험 스트립을 생성되는 혼합물에 수직으로 삽입하고, 시험 스트립의 이미지는 조절된 조명 환경에서 10분 후에 촬영했다.A 1:9 Triton X-114 micellar ATPS sample solution was prepared, which contained a known concentration of S. It is made up of mutans . The ATPS sample solution was incubated at 25 °C for 8 hours to allow phase separation to occur. Concentrated S. Extract the upper micelle-deficient phase containing mutans and anti- S . Incubated with mutans DGNP. LFA test strips were inserted vertically into the resulting mixture, and images of the test strips were taken after 10 minutes in a controlled lighting environment.

9:1 PEG/인산칼륨 ATPS 샘플 용액을 제조하였고, 이는 공지된 농도의 에스 . 뮤탄스로 구성되었다. ATPS 샘플 용액을 25 ℃에서 30분 동안 배양하여 상 분리가 발생하도록 했다. 농축된 에스 . 뮤탄스를 함유하는 하부 PEG 결핍 상을 추출하고, 항-에스 . 뮤탄스 DGNP와 함께 배양했다. LFA 시험 스트립을 생성되는 혼합물에 수직으로 삽입하고, 시험 스트립의 이미지는 조절된 조명 환경에서 10분 후에 촬영했다.A 9:1 PEG/potassium phosphate ATPS sample solution was prepared, which contained a known concentration of S. It is composed of mutans . The ATPS sample solution was incubated at 25 °C for 30 min to allow phase separation to occur. Concentrated S. The lower PEG-deficient phase containing mutans was extracted, and the anti- S . Incubated with mutans DGNP. LFA test strips were inserted vertically into the resulting mixture, and images of the test strips were taken after 10 minutes in a controlled lighting environment.

에스 . 뮤탄스는 LFA를 사용하여 성공적으로 검출되었다(참조: 도 77 & 78). 통상의 LFA 샌드위치 포맷을 사용하여, 설정의 검출 한계는 대략 1x107 세포/mL인 것으로 결정되었다. 1x107 내지 1x106 세포/mL의 검출 한계의 10배 개선이 또한 입증되었다. s . Mutans were successfully detected using LFA (see FIGS. 77 & 78 ). Using the conventional LFA sandwich format, the detection limit of the setup was determined to be approximately 1x10 7 cells/mL. A 10-fold improvement in detection limits of 1x10 7 to 1x10 6 cells/mL was also demonstrated.

후속 단계는 3D 웰 또는 3D 윅 포맷으로 종이에 ATPS 및 LFA를 도입하고, 동시적인 원활한 농도 및 검출을 달성하는 것이다.The next step is to introduce ATPS and LFA to the paper in 3D well or 3D wick format, and achieve simultaneous seamless concentration and detection.

실시예 12. Example 12. 트로포닌의 ATPS-LFA 검출 ATPS-LFA detection of troponin

ATPS 및 LFA는 심근 경색에 대한 바이오마커 트로포닌을 검출하기 위해 사용되는 단일 종이-기반 진단 장치에 도입했다.ATPS and LFA were introduced into a single paper-based diagnostic device used to detect the biomarker troponin for myocardial infarction.

항-트로포닌 DGNP의 제조Preparation of anti-troponin DGNP

항-트로포닌 항체를 제외하고는 실시예 11과 동일한 절차가 사용된다.The same procedure as in Example 11 is used except for the anti-troponin antibody.

LFA를 사용한 검출Detection using LFA

경쟁 검정 포맷을 사용한 LFA 시험 스트립은 본 발명자들의 이전 연구와 동일한 방식으로 조립했다. 이 포맷에서, 고정된 트로포닌은 시험 라인을 구성했고, DGNP 상의 1차 항체에 특이적인 고정된 2차 항체는 대조군 라인을 구성했다. LFA test strips using the competitive assay format were assembled in the same manner as our previous studies. In this format, immobilized troponin constituted the test line and immobilized secondary antibody specific for the primary antibody on DGNP constituted the control line.

LFA를 사용한 트로포닌의 검출 한계를 확인하기 위해, DGNP를 샘플 용액에 첨가하고, 샘플에 존재하는 트로포닌에 결합하도록 했다. DGNP 및 공지된 농도의 트로포닌을 함유하는 샘플 용액을 시험관에서 혼합했다. LFA 시험 스트립을 샘플 용액에 수직으로 삽입하였고, 이는 흡수 패드를 향해 상향으로 모세관 작용에 의해 스트립을 통해 위킹했다. PBS 샘플로부터 시험 스트립의 이미지는 조절된 조명 환경에서 10분 후에 촬영했다. To confirm the detection limit of troponin using LFA, DGNP was added to the sample solution and allowed to bind to troponin present in the sample. Sample solutions containing DGNP and known concentrations of troponin were mixed in vitro. An LFA test strip was inserted vertically into the sample solution, which wicked through the strip by capillary action upward towards the absorbent pad. Images of test strips from PBS samples were taken after 10 minutes in a controlled light environment.

ATPS와 함께 LFA를 사용한 검출Detection using LFA with ATPS

9:1 PEG/인산칼륨 ATPS 샘플 용액을 제조하였고, 이는 공지된 농도의 트로포닌으로 구성되었다. ATPS 샘플 용액을 25 ℃에서 30분 동안 배양하여 상 분리가 발생하도록 했다. 농축된 트로포닌을 함유하는 하부 PEG 결핍 상을 추출하고, 항-트로포닌 DGNP와 함께 배양했다. LFA 시험 스트립을 생성되는 혼합물에 수직으로 삽입하고, 시험 스트립의 이미지는 조절된 조명 환경에서 10분 후에 촬영했다.A 9:1 PEG/potassium phosphate ATPS sample solution was prepared, which consisted of known concentrations of troponin . The ATPS sample solution was incubated at 25 °C for 30 min to allow phase separation to occur. The lower PEG-deficient phase containing concentrated troponin was extracted and incubated with anti-troponin DGNP. LFA test strips were inserted vertically into the resulting mixture, and images of the test strips were taken after 10 minutes in a controlled lighting environment.

트로포닌 은 LFA를 사용하여 성공적으로 검출되었다(참조: 도 79). 통상의 LFA 경쟁 포맷을 사용하여, 설정의 검출 한계는 대략 1ng/μL인 것으로 결정되었다. 1 내지 0.1ng/μL의 검출 한계에 대한 10배 개선이 성공적으로 입증되었다.troponin was successfully detected using LFA (see FIG. 79 ). Using the conventional LFA competition format, the detection limit of the setup was determined to be approximately 1 ng/μL. A 10-fold improvement for detection limits of 1 to 0.1 ng/μL was successfully demonstrated.

실시예 13. Example 13. 탈수 방법how to dehydrate

액체 적용liquid application

이 방법은 액체 용액을 적용하는 것을 포함했고, 이는 탈수 전에 종이에 용질로서 탈수되는 목적하는 성분을 함유한다.The method involved applying a liquid solution, which contains the desired component to be dehydrated as a solute to the paper prior to dewatering.

용매 중의 공지된 농도의 용질을 (대략 1-2mm의 높이를 갖는 유리 섬유 종이) 1cm2당 (용매) 40uL의 값으로 마이크로피펫에 의해 종이에 첨가했다. 액적은 종이에 대해 균일하게 분포된 지점에서 첨가했다. 첨가 후, 종이를 원통형 물체(본 발명자들은 피펫 팁을 사용함)로 온화하게 롤링하여 종이 내에 액체를 균일하게 분포시키는 것을 보조한다. 용액은, 액적을 형성하는 비-흡수성 표면(: 폴리-프로필렌)에 피펫팅했다. 종이 세그먼트는 종이 세그먼트의 지점, 가장자리 또는 표면에서 액적과 접촉시켰다. 이 방법은 탈수의 독특한 특정 설계를 작성할 때에 바람직했다. 이러한 설계의 예는 다음에서 제시된다: 도 59a-d.A known concentration of solute in solvent was added to the paper by micropipette at a value of 40 uL (solvent) per cm 2 (glass fiber paper with a height of approximately 1-2 mm). Droplets were added at points evenly distributed over the paper. After addition, the paper is gently rolled into a cylindrical object (we use a pipette tip) to help distribute the liquid evenly within the paper. The solution was pipetted onto a non-absorbent surface ( eg poly-propylene) that formed droplets. The paper segment was contacted with the droplet at a point, edge, or surface of the paper segment. This method was desirable when creating a unique specific design of dewatering. An example of such a design is presented in FIGS. 59A-D .

실패한 방법: 전체 종이 세그먼트를 용매에 침지시키는 것은 종이를 과포화시켜 실험의 감소된 견뢰도를 제공하고, 이는 불균일한 탈수에 기인하는 것 같다. 추가로, (대략 1-2 mm의 높이를 갖는 유리 섬유 종이) 1cm2당 (용매) 60μL 초과를 첨가하면, 이는 또한 종이 세그먼트를 과포화시켰다.Failed Method: Immersion of the entire paper segment in the solvent supersaturates the paper, providing reduced fastness of the experiment, which is likely due to non-uniform dehydration. Additionally, adding more than 60 μL (solvent) per cm 2 (glass fiber paper with a height of approximately 1-2 mm) also supersaturates the paper segments.

동결건조freeze drying

이 방법은 목적하는 결과가 성분들을 재용해시키는 것인 경우에 바람직했다. 동결건조기는 최근 탈수 전에 해동되는 것이 중요한 것으로 밝혀졌다. 이렇게 하지 못하는 것은 종이 내의 성분의 불균일한 탈수 위험을 증가시켰다(예를 들면, 덱스트란-코팅된 금 나노프로브(DGNP)는 종이의 가장자리 근처에 보다 큰 분포를 가질 것이다).This method was preferred when the desired result was to redissolve the components. Freeze dryers have recently been found to be important to thaw prior to dehydration. Failure to do so increased the risk of non-uniform dehydration of components within the paper ( eg , dextran-coated gold nanoprobes (DGNPs) would have a greater distribution near the edges of the paper).

플래쉬flash 동결 및 동결건조 Freezing and lyophilization

종이 세그먼트는, 종이를 액체 질소에 침지시키거나 액체 질소를 종이에 부어 넣음으로써 액체 질소를 사용하여 플래쉬 동결시켰다. 이어서, 동결된 종이 세그먼트는 동결된 액체가 승화되는 동결건조기에 신속하게 넣었다. 이 방법을 시도하는 이유는 (액체 상태 용액의 증발 동안 이동하는 용질과 대조적으로) 탈수 공정에 걸쳐 보다 많은 조절을 보장하기 위해 탈수 공정 동안 용질의 이동을 감소시키기 위해 시도했다. 그러나, 이 공정은 예상치 않은 유동 패턴 및 상 분리 거동을 초래했다. 하기는 예상치 않은 데이터의 시간 경과 이미지 데이터이다(참조: 도 60).Paper segments were flash frozen using liquid nitrogen by either immersing the paper in liquid nitrogen or pouring liquid nitrogen into the paper. The frozen paper segments were then quickly placed in a lyophilizer where the frozen liquid was sublimed. The reason for trying this method was to try to reduce the movement of solutes during the dehydration process to ensure more control over the dehydration process (as opposed to the solutes that migrate during evaporation of the liquid state solution). However, this process resulted in unexpected flow patterns and phase separation behavior. Below is the time-lapse image data of the unexpected data (see Fig. 60) .

진공 챔버vacuum chamber

종이 세그먼트를 동결건조기 대신에 진공 챔버에 위치시키는 것을 제외하고는 상기 기재된 ‘동결건조’와 유사하다. 진공 챔버의 보다 낮은 압력은 보다 덜 일정한 실험 결과를 입증했고, 이는 탈수 동안 불균질한 용질 분포에 기인하는 것 같다.Similar to 'lyophilization' described above, except that the paper segments are placed in a vacuum chamber instead of a lyophilizer. The lower pressure in the vacuum chamber demonstrated less consistent experimental results, likely due to the inhomogeneous solute distribution during dehydration.

베이킹 baking

종이 세그먼트는 25℃ 이상의 온도(전형적으로 60℃)에서 오븐 챔버에 위치시켰다. 이 방법은 목적하는 목표가 이의 이동성을 방지하면서 용질을 재탈수시키는 것인 경우에 바람직할 수 있다. 이렇게 관찰된 효과에 대한 한 가지 가능한 설명은 베이킹 방법 동안의 보다 높은 온도가 용질과 종이 사이의 공유 결합 또는 강력한 상호작용을 유도할 수 있다는 것이다.The paper segments were placed in an oven chamber at a temperature above 25°C (typically 60°C). This method may be desirable when the desired goal is to re-dehydrate the solute while preventing its mobility. One possible explanation for this observed effect is that higher temperatures during the baking process may induce covalent bonds or strong interactions between the solute and paper.

불균일한 탈수의 결과로서 불균일한 상 분리를 초래하는 탈수 방법에서 실패한 시도는 다음을 참조한다: 도 61.
An unsuccessful attempt in a dehydration method that results in non-uniform phase separation as a result of non-uniform dehydration see FIG . 61 .

Claims (26)

샘플에서 표적 분석물을 검출 및/또는 정량화하기 위한 장치로서, 하기를 포함하는 장치:
a. 다공성 매트릭스를 포함하는 측방 유동 검정 (LFA); 및
b. 상기 다공성 매트릭스 내에 배치된 수성 2-상 시스템 (ATPS) 으로서,
다공성 매트릭스는 ATPS 또는 이의 성분이 유체 상에 존재할 때 ATPS 또는 이의 성분이 다공성 매트릭스를 통해 유동하는 것을 허용하고 상기 다공성 매트릭스 내에서 상기 ATPS 의 혼합 상의 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로의 분리를 제공하도록 구성되고 그에 충분한 다공성을 갖는, 수성 2-상 시스템 (ATPS).
A device for detecting and/or quantifying a target analyte in a sample, comprising:
a. lateral flow assays (LFA) involving porous matrices; and
b. An aqueous two-phase system (ATPS) disposed within said porous matrix, comprising:
The porous matrix allows ATPS or a component thereof to flow through the porous matrix when ATPS or a component thereof is present in the fluid phase and facilitates the separation of the mixed phase of ATPS into a first phase solution and a second phase solution within the porous matrix. An aqueous two-phase system (ATPS) configured to provide and having sufficient porosity therefor.
제 1 항에 있어서, 표적 분석물이 혼합 상 용액과 접촉되고, 표적 분석물이 상기 다공성 매트릭스 내에서 제1 상 용액 또는 제2 상 용액으로 분할되거나, 또는
표적 분석물이 혼합 상 용액과 접촉되고, 표적 분석물이 상기 다공성 매트릭스 내에서 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면에서 분할되는, 장치.
The method of claim 1 , wherein the target analyte is contacted with a mixed phase solution, and the target analyte is partitioned into a first phase solution or a second phase solution within the porous matrix, or
wherein the target analyte is contacted with the mixed phase solution and the target analyte is partitioned at the interface of the first phase solution and the second phase solution within the porous matrix.
제 1 항에 있어서, 제1 상 용액이 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액이 중합체 또는 염을 포함하거나, 또는
제1 상 용액이 제1 중합체를 포함하고, 제2 상 용액이 제2 중합체를 포함하는, 장치.
The method of claim 1 , wherein the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a polymer or a salt, or
wherein the first phase solution comprises a first polymer and the second phase solution comprises a second polymer.
제 3 항에 있어서, 제1/제2 중합체가 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 덱스트란 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 장치. 4. The device of claim 3, wherein the first/second polymer is selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, dextran, and combinations thereof. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 상 용액이 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜을 포함하고, 제2 상 용액이 인산칼륨을 포함하는, 장치.Device according to claim 1 , wherein the first phase solution comprises polyethylene glycol or polypropylene glycol and the second phase solution comprises potassium phosphate. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 표적 분석물이 단백질, 항원, 생체 분자, 작은 유기 분자, 당 잔기, 지질, 핵산, 스테롤 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.5. The device of any one of claims 1 to 4, wherein the target analyte is selected from the group consisting of proteins, antigens, biomolecules, small organic molecules, sugar moieties, lipids, nucleic acids, sterols, and combinations thereof. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 장치가 프로브를 추가로 포함하며, 프로브가 표적 분석물과 상호작용하는, 장치.5. The device of any one of claims 1 to 4, wherein the device further comprises a probe, wherein the probe interacts with the target analyte. 제 7 항에 있어서, 프로브가 합성 중합체, 금속, 광물, 유리, 석영, 세라믹, 생물학적 중합체, 플라스틱 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하는, 장치.8. The device of claim 7, wherein the probe comprises a material selected from the group consisting of synthetic polymers, metals, minerals, glass, quartz, ceramics, biological polymers, plastics, and combinations thereof. 제 8 항에 있어서, 프로브가 덱스트란, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 생물학적 중합체를 포함하거나, 또는
프로브가 금, 은, 백금 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속을 포함하거나, 또는
프로브가 나노입자를 포함하는, 장치.
9. The method of claim 8, wherein the probe comprises a biological polymer selected from the group consisting of dextran, polypropylene glycol, polyethylene glycol, and combinations thereof, or
the probe comprises a metal selected from the group consisting of gold, silver, platinum, and combinations thereof, or
wherein the probe comprises nanoparticles.
제 8 항에 있어서, 프로브가 코팅을 포함하거나, 또는 코팅이 폴리프로필렌 글리콜 또는 폴리에틸렌 글리콜을 포함하는, 장치.The device of claim 8 , wherein the probe comprises a coating, or the coating comprises polypropylene glycol or polyethylene glycol. 제 10 항에 있어서, 코팅이 제1 상 용액 또는 제2 상 용액에 대한 친화성을 갖고, 프로브가 표적 분석물에 결합하는 결합 잔기를 추가로 포함하는, 장치. The device of claim 10 , wherein the coating has affinity for the first phase solution or the second phase solution, and wherein the probe further comprises a binding moiety that binds to the target analyte. 제 11 항에 있어서, 결합 잔기가 항체, 항체 단편, 렉틴, 단백질, 당단백질, 핵산, 소분자, 중합체, 지질 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.The device of claim 11 , wherein the binding moiety is selected from the group consisting of antibodies, antibody fragments, lectins, proteins, glycoproteins, nucleic acids, small molecules, polymers, lipids, and combinations thereof. 제 8 항에 있어서, 프로브가 검출가능한 표지를 포함하고, 검출가능한 표지가 비색 표지, 형광 표지, 효소 표지, 컬러리제닉(colorigenic) 표지, 방사성 표지 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 장치.The device of claim 8 , wherein the probe comprises a detectable label, wherein the detectable label is selected from the group consisting of a colorimetric label, a fluorescent label, an enzymatic label, a colorigenic label, a radioactive label, and combinations thereof. . 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, LFA 가 표적 분석물 포획 잔기를 포함하며, 표적 분석물 포획 잔기가 표적 분석물과 상호작용하는, 장치.5. The device of any one of claims 1 to 4, wherein the LFA comprises a target analyte capture moiety, wherein the target analyte capture moiety interacts with the target analyte. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, LFA 가 프로브 포획 잔기를 포함하며, 프로브 포획 잔기가 프로브 또는 이의 성분과 상호작용하는, 장치.5. The device of any one of claims 1 to 4, wherein the LFA comprises a probe capture moiety, wherein the probe capture moiety interacts with the probe or component thereof. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 상 용액의 성분 및/또는 제2 상 용액의 성분이 다공성 매트릭스 위 및/또는 내에서 탈수되는, 장치.Device according to any one of the preceding claims, wherein the components of the first phase solution and/or the components of the second phase solution are dehydrated on and/or in the porous matrix. 하기 단계를 포함하는, 샘플에서 표적 분석물을 검출하고/하거나 정량화하는 방법:
a. 샘플을 샘플에서 표적 분석물을 검출 및/또는 정량화하기 위한 장치에 적용하는 단계로서, 장치가 하기를 포함하는 단계:
i. 다공성 매트릭스를 포함하는 측방 유동 검정 (LFA); 및
ii. 상기 다공성 매트릭스 내에 배치된 수성 2-상 시스템 (ATPS) 으로서,
다공성 매트릭스는 ATPS 또는 이의 성분이 유체 상에 존재할 때 ATPS 또는 이의 성분이 다공성 매트릭스를 통해 유동하는 것을 허용하고 상기 다공성 매트릭스 내에서 상기 ATPS 의 혼합 상의 제1 상 용액 및 제2 상 용액으로의 분리를 제공하도록 구성되고 그에 충분한 다공성을 갖는, 수성 2-상 시스템 (ATPS); 및
b. LFA 상에서 표적 분석물의 존재 또는 부재를 검출하고/하거나 표적 분석물을 정량화하는 단계.
A method of detecting and/or quantifying a target analyte in a sample comprising the steps of:
a. applying the sample to a device for detecting and/or quantifying a target analyte in the sample, the device comprising:
i. lateral flow assays (LFA) involving porous matrices; and
ii. An aqueous two-phase system (ATPS) disposed within said porous matrix, comprising:
The porous matrix allows ATPS or a component thereof to flow through the porous matrix when ATPS or a component thereof is present in the fluid phase and facilitates the separation of the mixed phase of ATPS into a first phase solution and a second phase solution within the porous matrix. an aqueous two-phase system (ATPS) configured to provide and having sufficient porosity therefor; and
b. detecting the presence or absence of the target analyte and/or quantifying the target analyte on the LFA.
제 17 항에 있어서,
표적 분석물이 혼합 상 용액과 접촉되고, 표적 분석물이 제1 상 용액 또는 제2 상 용액으로 분할되거나, 또는
표적 분석물이 혼합 상 용액과 접촉되고, 표적 분석물은 제1 상 용액과 제2 상 용액의 계면에서 분할되는, 방법.
18. The method of claim 17,
the target analyte is contacted with the mixed phase solution and the target analyte is partitioned into a first phase solution or a second phase solution, or
wherein the target analyte is contacted with the mixed phase solution and the target analyte is partitioned at an interface of the first phase solution and the second phase solution.
제 17 항에 있어서,
제1 상 용액이 미셀 용액을 포함하고, 제2 상 용액이 중합체 또는 염을 포함하거나, 또는
제1 상 용액이 제1 중합체를 포함하고, 제2 상 용액이 제2 중합체를 포함하는, 방법.
18. The method of claim 17,
the first phase solution comprises a micellar solution and the second phase solution comprises a polymer or salt, or
The method of claim 1, wherein the first phase solution comprises a first polymer and the second phase solution comprises a second polymer.
제 19 항에 있어서, 제1/제2 중합체가 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 덱스트란 및 이들의 조합으로부터 선택되는, 방법.The method of claim 19 , wherein the first/second polymer is selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, dextran, and combinations thereof. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 상 용액이 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜을 포함하고, 제2 상 용액이 인산칼륨을 포함하는, 방법.21. The method according to any one of claims 17 to 20, wherein the first phase solution comprises polyethylene glycol or polypropylene glycol and the second phase solution comprises potassium phosphate. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 표적 분석물이 단백질, 항원, 생체 분자, 작은 유기 분자, 당 잔기, 지질, 핵산, 스테롤 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
21. The method of any one of claims 17-20, wherein the target analyte is selected from the group consisting of proteins, antigens, biomolecules, small organic molecules, sugar moieties, lipids, nucleic acids, sterols, and combinations thereof.
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